Зубчасте зачеплення

Зубчасте зачеплення, що складається з ведучого та веденого зубчастих коліс з розташованими 3 77634 4 ються постійними та рівними одне одному по веся прямолінійні профілі 7, 8 та 9, 10, які належать вихідним прямобічним голівкам зубів. Лінії 11 та 12 mz1 sin 2 w / 2 , личині радіусами кривизни 1c є лініями симетрії вказаних зубів зубчастих колес. mz 2 sin 2 w / 2 , які, за виключенням полюсу 2c При цьому вихідні бічні профілі 7, 8 та 9, 10, які зачеплення, не співпадають із лінією зачеплення, шукані бічні профілі 3, 4 та 5, 6, знаходяться між де m - модуль зачеплення; z1, z2 - кількість зубів дугами 13, 14 та 15, 16 кіл, проведених радіусами da1/2, d1/2 та da2/2, d2/2. ведучого та веденого зубчастих колес; w - кут Для визначення геометричного місця точок, які зачеплення. належать вихідному бічному профілю голівки 1, Зіставлюваний аналіз із прототипом показує, наприклад, профілю 4, поділимо висоту ha прямощо зубчасте зачеплення, що заявляється, відрізбічної голівки зуба ведучого зубчастого колеса няється тим, що зуби виконані без врахування дугами кіл, які знаходяться між дугами 13 та 14, на зміщення ріжучого інструменту, а бічні профілі деяку кількість частин. Центром кривизни вказаних голівок зубів окреслені кривими, відмінними від дуг кіл є центр обертання ведучого зубчастого евольвентних кривих, які є геометричним місцем колеса - точка O1, яка на фіг. 1 відсутня. точок, що знайдені шляхом повороту відрізків пряПри побудові шуканого бічного профілю 4 кільмих, що обмежені дугами ділильних кіл та кіл веркість частин, на які ділиться висота ha, прямобічної шин зубів, що належать вихідним бічним профілям голівки з вихідними бічними профілями 7 та 8 відпрямобічних голівок зубів, відносно центрів оберповідними дугами кіл, повинно бути достатньо ветання зубчастих колес та відносно лінії зачепленликим. Однак для описання процесу побудови ня, при цьому отримані бічні профілі голівок зубів профілю 4, уникаючи громіздкості креслення, вихарактеризуються постійними та рівними одне сота ha голівки зуба поділена дугами 17, 18, 19 та одному по величині радіусами кривизни 1c , 2c , 20 на п'ять однакових частин, що цілком достатньо які, за виключенням полюсу зачеплення, не співдля знаходження шуканого бічного профілю голівпадають із лінією зачеплення. ки зуба. Порівняння технічного рішення, що заявляєтьПозначимо точки перетину дуг кіл 13, 17, 18, ся, не лише з прототипом, але і з іншими техніч19 та 20 з лінією зачеплення NN через а, b, с, е, n, ними рішеннями в даній області техніки, не виявиа з вихідним профілем 7 - через a1, b1, с1, е1, n1. ло в них ознак, які б відрізняли технічне рішення, Далі точки n1, e1, с1, b1, а1 поєднаємо з центром що заявляється, від прототипу, а це дозволяє зрообертання О1 ведучого зубчастого колеса, який на бити висновок про відповідність критерію "винахіфіг. 1 відсутній, в результаті знайдемо радіуси дницький рівень". O1n1, O1e1, O1c1, O1b1, та O1a1, якими окреслені На фіг. 1 зображені голівки зубів ведучого і ведуги 13, 17, 18, 19 та 20. деного зубчастих колес, а на фіг. 2 і на фіг. 3 - моШуканий бічний профіль 4 голівки зуба 1 ведуделі контактну спряженої пари зубів ведучого і чого колеса являє собою геометричне місце точок веденого зубчастих колес в полюсі зачеплення (в n11, e11, с11, b11, a11 та р. Для визначення положень точці р) до навантаження та після навантаження вказаних точок на фіг. 1 показані відповідні побузубів зусиллям Fn. дови. Щоб уникнути громіздкості фіг. 1 позначенУ відповідності з фіг. 1, фіг. 2 та фіг. 3, маємо нями розглянемо визначення положення лише d1, d2, d3, d4 - діаметри ділильних кіл та кіл вершин однієї точки, яка належить бічному профілю 4, назубів; ha - висота голівки зуба; w - кут зачепленприклад, точці n11. Для цього радіус 21 разом з вихідним бічним профілем 8 голівки 1 зуба поверня; NN - лінія зачеплення; 1 , 2 - радіуси кривизнемо за часовою стрілкою на певний кут, при якони евольвентних кривих в полюсі зачеплення; 1c , му точка n1 займе положення точки n, радіус 21 положення 22, а профіль 8 - положення 23. Точка - радіуси кривизни знайдених бічних профілів 2c р при цьому займе положення точки р1, а точка n голівок зубів; bк+b0 - ширина площадки контакту; bк буде характеризувати вихід із зачеплення голівки - велика піввісь двох півеліпсів (зліва від осі z), 1 зуба ведучого колеса із зачеплення. яким відповідають малі піввісі a3 та a4; b0 - велика При цьому вихідний бічний профіль, який пепіввісь двох півеліпсів (зправа від осі z), яким відрейшов із положення 8 в положення 23, утворює в повідають малі піввісі a1 та a2; z11, z22, z1, z2 - деточці n з лінією зачеплення NN кут, менший 90°. У формації кожного з зубів зліва та зправа від осі z, зв'язку з чим в точці n, в результаті неспівпадання які характеризуються координатами х та -х; z нормалі профілю з лінією NN, неможливо здійсдеяка величина, що вказує на неспівпадання венення спряження бічних профілів зубів. Для спряликих піввісей bк і b0 півеліпсів у горизонтальному ження в точці n вказаного профілю необхідно данапрямку; SШ(b0), SК(b0), SШ(bк), SК(bк) - максиманий профіль 8 повернути відносно точки n таким льні контактні напруження зубів ведучого (шестерчином, щоб він із положення 23 перейшов в полоні) і веденого зубчастих колес відповідно зправа і ження 24 та утворив з лінією NN кут, рівний 90°. В зліва від осі z. результаті цього повороту точка р займе положенЗубчасте зачеплення складається з голівок 1 ня р11. та 2, окреслених кривими 3, 4 та 5, 6, зубів веденоЧерез знайдені точки р1 та р11 і центр оберго і ведучого зубчастих колес, евольвентні бічні тання O1 ведучого зубчастого колеса проведемо профілі ніжок яких на фіг. 1 не показані, так як їх прямі лінії 25 та 26 до перетину з колом 13 в точ побудова є загальновідомою. Для побудови шука  ках n1 і та n11, які характеризують дугу Sn n1n11 . них бічних профілів 3, 4 та 5, 6 голівок зубів ведуДалі повернемо бічний профіль проти годинникочого і веденого зубчастих колес використовуваливої стрілки з положення 24 в положення, при якому 5 77634 6 точка р11 буде знаходитися на прямолінійному йде про модель контакту півпросторів, які обмежевихідному бічному профілю 8 прямобічної голівки ні двома криволінійними поверхнями змінної кри1 зуба ведучого зубчастого колеса. В результаті визни. При цьому кожна з поверхонь складається з такого повороту точка n11, яка належить радіусу 26 двох жорстко пов'язаних між собою і плавно спрякола 13, переміститься в положення точки n11, яка жених в точці О (фіг. 2) півциліндрів з радіусами належить шуканому бічному профілю 4. 1 та 1c (криві 4 та 27) і радіусами 2 та 2c    По аналогії з отриманням дуги Sn n1n11 можmz1 sin w / 2 ; (криві 5 та 28), де 1       S e e1e11 , Sc c1c11 , на визначити дуги mz 2 sin w / 2 . На фіг. 2 та фіг. 3 криві 27 та 2       Sb b1b11 , Sa a1a11 , які відносно вихідного біч28 представляють евольвентні бічні профілі ніжок зубів ведучого і веденого зубчастих колес. ного профілю 8 характеризують положення геомеДля оцінки ефективності змішаного зубчастого тричного місця точок е11, с11, b11 та a11, які налезачеплення, що пропонується, бічні профілі голівок жать шуканому бічному профілю 4 голівки зуба та ніжок зубів якого описані різними кривими лініяведучого зубчастого колеса. Лівий вихідний бічний ми, розглянемо другу ступінь зубчастої передачі профіль 3 голівки 1 зуба є відображенням правого редуктора водовиміщуточого судна, у якої z3=73; бічного профілю 4 відносно лінії симетрії 11 зуба, що розглядається. Вихідні бічні профілі 5 та 6 голіz4=450; u=6,16; m=6 мм; w 20 . вки 2 зуба веденого зубчастого колеса отримані по Порівняння навантажувальної здатності по коаналогії із побудовою бічних профілів 3 та 4 голівнтактним напруженням змішаного зубчастого заки 1 зуба ведучого зубчастого колеса. чеплення, що пропонується, і традиційного евольТаким чином, в результаті першого повороту вентного зачеплення, виходячи з рівності в відносно осі обертання O1 ведучого колеса прямоуказаних зачепленнях зусилля Fn, модуля пружнолінійних відрізків pa1 , pb1 , pc1 , pe1 та pn1 до сті матеріалу зубів E, довжини зубів b та кута нахилу зубів , виконаємо на основі праці [3]: Попов перетину їх з лінією NN були знайдені точки а, b, с, е, b. В результаті другого повороту вказаних пряА.П. Нагрузочная способность энкаитных зубчатих мих відрізків відносно точок а, b, с, е, n визначені передач по контактным напряженим // Вести, нанові положення цих прямих, що дозволило шляцион. техн. универс. "ХПИ". - Харьков, 2004. - С.  61-68. хом вищенаведених побудов знайти дугу S n та,     Виходячи з вказаної праці, запишемо вираз аналогічним шляхом, дуги S e , S c , S b , та S a . На коефіцієнту      H , який характеризує підвищення підставі величин дуг S n , S e , S c , S b , та S a навантажувальної здатності зачеплення, що прознайдені положення точок n11, е11, c11, b11 та a11, понується, в порівнянні з традиційним евольвентгеометричне місце яких являє собою шуканий ним зачепленням, який має вигляд правий бічний профіль 4, який ідентичний лівому 2 л п бічному профілю 3. (1) H Виконані дослідження і аналіз бічних профілів 4 3 та 4, в рівному ступіні сказане відноситься і до де л 1с 2 / 1с 2 , п 2с 1 / 2с 1 бічних профілів 5 та 6, показав, що в кожній точці приведені радіуси кривизни спряженої пари зубів бічні профілі 3 та 4 характеризуються постійним зліва та зправа від осі z (фіг. 2); 1 2/ 1 2 mz1 sin 2 w / 2 , а бічні радіусом кривизни 1c приведений радіус кривизни зубів в полюсі зачеппрофілі 5 та 6 - постійним радіусом кривизни лення. mz 2 sin 2 w / 2 . Радіуси кривизни 1c та 2c У відповідності з вихідними даними маємо 2c в точці р співпадають з лінією NN. У всіх mz 3 sin w / 2 74,898 мм; 1 3 останніх точках радіуси 1c та 2c не співпадають mz 4 sin w / 2 461372 , мм; 2 4 з лінією NN, у зв'язку з чим їх центри кривизни мм; mz 3 sin 2 w / 2 441777 , 1с 3с знаходиться поза лінією зачеплення NN. мм; mz 4 sin 2 w / 2 2719,503 Однак в процесі роботи зачеплення крива 4, 2с 4с перетинаючись при обертанні з лінією NN в точках 64,437 мм; л 225,681 мм; п 72,8905 мм. а, b, с, е, n, буде характеризуватися радіусом 1c , По формулі (1) при знайдених значеннях , який співпадає з лінією NN, що характерно і для , п знаходимо Н 2,154 . Таким чином, навал кривої 5 із радіусом 2c . нтажувальна здатність змішаного зубчастого зачеТаким чином, радіуси 1c та 2c кривих 4 та плення, що пропонується, в 2,154 рази перевищує 5, як і радіуси евольвентних кривих ніжок зубів навантажувальну здатність традиційного евольвеведеного і ведучого колес, при роботі зачеплення нтного зубчастого зачеплення, в 2,154/1,4=1,538 будуть в кожній із точок контакту розташовуватися рази зачеплення Новикова з однією лінією зачепна лінії NN, а це є основною вимогою неперервнолення (ОЛЗ) та в 2,154/1,7=1,267 рази зачеплення сті зачеплення та спряження зубів. Новикова з двома лініями зачеплення (ДЛЗ) [3]: Для оцінки ефективності змішаного зубчастого Павленко А.В., Федякин Р.В., Чесноков В.А. Зубзачеплення, що пропонується, була вирішена кончатые передачи с зацеплением Новикова. Киев: тактна задача. На фіг. 2 наведена розрахункова Техника, 1978. - 144 с. модель контакту зубів до навантаження, а на фіг. 3 З приведених даних очевидна дуже висока - після навантаження, з яких випливає, що мова 7 77634 8 ефективність змішаного зачеплення зубів, що проніжки зуба ведучого колеса - по бічному профілю 5 понується, яке по навантажувальній здатності пеголівки 2 зуба веденого колеса. ревершує відомі традиційні зачеплення. Економічний ефект від впровадження технічЗмішане зубчасте зачеплення працює наступного рішення, що пропонується, слід чекати за ним чином. рахунок підвищення навантажувальної здатності В результаті обертання ведучого зубчастого та ефективності роботи зубчастого зачеплення. Суспільна користь технічного рішення, що колеса з кутовою швидкістю 1 голівка 1 зуба, яка пропонується, полягає в покрашенні віброакустичналежить цьому колесу та маюча контакт в полюсі них характеристик зачеплення внаслідок зниження зачеплення (точка р) із зубом веденого колеса, діє гаму та вібрації (промислова санітарія), яке обуна ніжку зуба цього колеса таким чином, що воно мовлено великою товщиною мастильного шару набуває кутової швидкості 2 . внаслідок збільшення радіусів кривизни зубів та При цьому бічний профіль 4 голівки 7 зуба вебільш сприятливими умовами змащення в порівдучого колеса обкочується із ковзанням по бічному нянні з прототипом. евольвентному профілю 28 (фіг. 2 та фіг. 3) ніжки зуба веденого колеса, а евольвентний профіль 27 Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601