ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело со ступицей и зубчатый венец с зубьями, изготовленные из одной заготовки - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.», стр.44.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при его изготовлении из цельной заготовки на изготовление тела со ступицей используется тот же самый материал, что и на изготовление зубчатого венца - самого ответственного элемента зубчатого колеса, подвергающегося изнашиванию в процессе работы колеса и требующего изготовление его из износостойкого материала.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, у которого тело со ступицей изготавливаются отдельно от зубчатого венца, с последующей их сборкой в единое изделие, при этом на изготовление тела со ступицей и изготовление зубчатого венца можно использовать различные материалы - с разными техническими характеристиками и различной стоимостью, что позволяет снизить расходы на изготовление колеса, не ухудшая его технические характеристики - см. «Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников, А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.; Под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.: ил.», стр.36.
Недостаток прототипа состоит в том, что зубчатый венец выполняется в виде единого изделия, зубья зубчатого венца соединены между собой, требуется выполнять удлиненный ножки зубьев с переходными гантелями (для повышения изгибной прочности зубьев), в то время как непосредственно для работы зубьям требуются только рабочие участки их боковых поверхностей. Зубья у прототипа представляют собой балки, защемленные с одного конца (со стороны центра колеса) и в случае большой высоты зубьев, эти зубья подвержены большим изгибающим моментам, способным привести к их излому. При узких зубьях вероятность такого излома повышается.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит тело в виде диска со ступицей и зубчатый венец с зубьями, причем наружный диаметр диска равен диаметру окружности вершин зубчатого венца; зубчатый венец выполнен из отдельных, не связанных между собой зубьев, каждый из которых одним своим торцом укреплен на торце диска; размер ножки каждого зуба ограничен длиной рабочего профиля его боковых поверхностей, а корень каждого зуба представляет собой плоскость, соединяющую границы обоих рабочих профилей зуба со стороны центра вращения колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зубчатое колесо - вид с торца (фиг.1) и то же колесо - вид сбоку (фиг.2).
в
вп
На чертежах показаны: диск 1 тела колеса, ступица 2, зубья 3 зубчатого венца, вершина 4 зуба, боковые (рабочие) поверхности 5 и 6 зубьев 4, корень 7 зуба; диаметр Д окружности вершин зубчатого венца, диаметр Д окружности впадин расчетного профиля зубчатого венца для данного колеса, высота h зуба.
в
Зубчатый венец колеса выполнен из отдельных, не связанных между собой зубьев 3, каждый из которых одним своим торцом укреплен на торце диска 1 тела колеса, наружный диаметр диска 1 равен диаметру Д окружности вершин зубчатого венца, высота h каждого зуба по его ножке ограничена длиной рабочих профилей его боковых поверхностей (5 и 6), корни 7 зубьев представляют собой плоскости, соединяющие границы рабочих профилей зубьев со стороны центра вращения колеса.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса менее материалоемка, что снижает издержки на его изготовление. При этом обеспечивается необходимая прочность элементов зубчатого венца - зубьев, особенно при крупномодульных узких зубьях.