ГИПЕРБОЛОИДНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в силовых приводных устройствах.
Известна гребенчатая фреза с кольцевыми витками для изготовления гиперболодных зубчатых колес методом копирования с периодическим делением. Боковые режущие кромки этой фрезы выполнены прямолинейными (АС №1514515. Способ изготовления гиперболоидных зубчатых колес. МПК B23F 1/06, опубл. 15.10.89, Бюл. 38) - [1].
Известна зубчатая передача и производящий исходный контур для ее изготовления, имеющий профильную модификацию, зависящую от класса шероховатости, погрешности профиля и отклонение шага зацепления нарезаемого колеса. (Патент RU №2093740. Зубчатая передача и производящий исходный контур для ее изготовления. МПК F16H 55/08, 1/06, опубл. 20.10.1997, Бюл. №29) - [2].
Известна гиперболоидная зубчатая передача, имеющая профильную модификацию, зависящую от класса шероховатости поверхности. (А.С. №1372128. Гиперболоидная зубчатая передача. МПК F16H 1/16, опубл. 07.02.88, Бюл. №5) - [3].
Известна гребенчатая фреза для обработки гиперболоидных зубчатых колес методом копирования с периодическим делением, режущие кромки которой имеют профильную модификацию на участках, равных 0,2 высоты витка по дуге окружности определенного радиуса, зависящего от различных неточностей изготовления нарезаемого зубчатого колеса. (Патент RU №2323069. Гребенчатая фреза. МПК B23F 5/20, опубл. 20.12.2007, Бюл. №12) - [4].
Для сравнительного анализа заявляемой полезной модели выбрана гиперболоидная зубчатая передача, содержащая колеса с перекрещивающимися осями, кривизна зубьев которых переменна по линии зуба, а профиль зуба выполнен эвольвентным, изготовленная по способу изготовления гиперболоидных колес (Патент RU №2341357. Способ изготовления гиперболоидных зубчатых колес. МПК B23F 1/06, опубл. 20.12.2008, Бюл. №35) - [5].
Зубья колес, изготовленные по известному способу изготовления, характеризуются недостаточной контактной прочностью, так как при изготовлении профиля зубьев не учитывают допускаемые контактные напряжения.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении прочности зубьев колес.
Технический результат достигается тем, что в гиперболоидной зубчатой передаче, содержащей колеса с перекрещивающимися осями, кривизна зубьев которых переменна по линии зуба, а профиль зуба выполнен эвольвентным, новым является то, что радиус кривизны эвольвенты на окружности вершин горлового сечения выполнен по формуле
,
где Т - крутящий момент приложенный к колесу, н·мм;
a
d - диаметр окружности вершин горлового сечения колеса, мм;
b - ширина колеса, мм;
ε - коэффициент перекрытия, округленный до меньшего целого числа,
H
2
[σ] - допускаемые контактные напряжения, н/мм.
Уменьшение вероятности разрушения зубьев колес будет достигнуто за счет изготовления эвольвентной боковой поверхности зубьев колес с определенным радиусом кривизны на окружности вершин горлового сечения, рассчитанного из условия контактной прочности.
а
f
w
b
a
Сущность изобретения представлена на фиг.1, на которой изображен участок профиля зуба колеса, где: r - радиус окружности вершин; r - радиус окружности впадин; r - радиус делительной окружности; r - основная окружность; ρ - радиус кривизны эвольвенты на окружности вершин горлового сечения колеса.
6
2
2
a
H
H
В качестве примера приведем расчет радиуса кривизны эвольвенты гиперболоидного зубчатого колеса, а также сравнение действительных контактных напряжений с допускаемыми для прототипа и заявляемой полезной модели. Исходные данные: Т=1·10 Н·мм; d=56 мм; b=40 мм; ε=6; [σ]=408 Н/мм. Значение [σ]=408 Н/мм определено для зубчатых колес, изготовленных из материала ст 45 с термообработкой - нормализацией (НВ=217) и определены по формуле расчета допускаемых контактных напряжений (Конструирование узлов и деталей машин: Справочное учебно-методическое пособие / Л.В.Курмаз, О.Л.Курмаз. - М.: Высш. шк., 2007, стр.27).
а
Действительные контактные напряжения для гиперболоидной зубчатой передачи с радиусом кривизны эвольвенты ρ=30 мм, изготовленной по способу-прототипу равны
Радиус кривизны эвольвенты по расчетной формуле в предлагаемой полезной модели равен
,
тогда действительные контактные напряжения равны
При превышении действительных контактных напряжений над допускаемыми происходит повреждение боковой поверхности зубьев вплоть до ее полного разрушения.
Получена гиперболоидная зубчатая передача, эвольвентный профиль зубьев которой выполнен из условия контактной прочности, что позволяет исключить разрушение зубьев колес.