ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с крупномодульными зубьями.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями; на участках головок зубьев ширина боковых поверхностей зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину радиального зазора зубчатой передачи - см. патент на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., Бюл. №10.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что изгибная прочность зубьев колеса может быть недостаточной при определенной величине их нагружения при работе в передаче.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев по всей их высоте и части торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу - см. патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/17, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21.
Недостаток прототипа состоит в том, что торцевые накладки расположены по всей высоте зубьев, что не учитывает изменения ширины боковых поверхностей зубьев по высоте этих зубьев при выполнении ее зависящей от кратности зацепления зубьев.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса.
Для этого зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, на участках головок зубьев ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину радиального зазора зубчатой передачи; на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, укреплены торцевые кольцевые накладки, причем наружный диаметр накладок равен диаметру окружностей, описываемых торцами зубьев на границе изменения ширины их боковых поверхностей.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса в сечении (вид сбоку).
в
н
г
д
в
н
На чертеже показаны: тело 1, зуб 2, торцевые кольцевые накладки 3 и 4; высота h зуба; ширина В зуба (полная); диаметр окружности вершин Д зубьев, покосная линия р-р зубьев; высота ножки h зубьев; высота h головок зубьев; участок головок зубьев с двухпарным зацеплением h; величина осевого зазора с зубчатой передачи; внутренний диаметр Д торцевых кольцевых накладок (3 и 4), наружный диаметр Д торцевых кольцевых накладок.
г
д
н
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару торцевых кольцевых накладок 3 и 4, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Ширина боковых поверхностей зубьев на головках зубьев (общей высотой h), на участках их двухпарного зацепления (высотой h), со смещением в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора с передачи, выполнена шириной В/2. А наружный диаметр Д торцевых кольцевых накладок 3 и 4 выполнен равным диаметру окружностей, описываемых торцами зубьев на границе изменения ширины их боковых поверхностей (от В до В/2).
При работе зубчатого колеса в передаче зубья по своей высоте h имеют участки однопарного и двухпарного зацепления. При однопарном зацеплении на зуб действует полная нагрузка, а при двухпарном - половина полной нагрузки; этот фактор и учитывается изменением ширины боковых поверхностей зубьев - на участках головок зубьев. Смещение границы изменения ширины рабочих поверхностей зубьев на величину радиального зазора передачи (с) в сторону вершин учитывает возмещение неточности сборки колес в передаче и погрешности в их работе. Наличие торцевых кольцевых накладок 3 и 4 повышает прочность зубьев (их изгибную прочность), а выполнение наружного диаметра торцевых кольцевых накладок равным границе изменения ширины боковых поверхностей зубьев позволяет максимально повысить изгибную прочность зубьев.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса более оптимальна, она позволяет снизить материалоемкость зубчатого колеса за счет снижения материалоемкости его зубьев (исключения лишних частей зубьев) и одновременно повысить жесткость зубчатого венца и колеса в целом.