ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами с узкими зубьями.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями, у которых на участках головок ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев - см. патент РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., Бюл. №10.
Недостаток прототипа состоит в том, что изгибная прочность зубьев колеса может быть недостаточной, что может привести к излому зубьев. Эта опасность возрастает с увеличением высоты зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту РФ №2128305, кл. F16H 55/12, опубл. 27.03.1999 г. Сущность его состоит в том, что на одном торце колеса расположена торцевая накладка, укрепленная на торцах зубьев и части торца тела, прилегающей к зубчатому венцу.
Недостаток прототипа состоит в том, что конструкция зубчатого колеса предполагает, что высота зубьев колеса по всей ширине зубчатого венца равновелика; и торец колеса, на котором крепится торцевая накладка, может быть выбран из двух торцов колеса произвольно. Конструкция колеса не учитывает того, что ширина головок зубьев на участках с двухпарным зацеплением уменьшена вдвое.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса, снижения издержек на его изготовление и повышения изгибной прочности зубьев.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и кольцевую накладку, укрепленную с одного торца колеса на торцах зубьев и участках торца тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем ширина головок зубьев выполнена переменной и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления; граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора, зубья выполнены несимметричными и имеющими в своих главных поперечных сечениях вид перевернутой буквы «Г»; а накладка расположена со стороны торца колеса, со стороны которого участки зубьев имеют большую высоту, равную полной высоте зубчатого венца.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса - вид сбоку в сечении.
н
г
1
2
1
На чертеже показаны: тело 1 колеса, зуб 2, торцевая накладка 3, высота h зуба, высота h ножки, высота h головки, ширина В зубчатого венца, осевой зазор с передачи, полюсная линия p-p, участки с двухпарным зацеплением a-b и c-d, участок с однопарным зацеплением b-c, внутренний диаметр Д накладки, наружный диаметр Д накладки, высота h головки зуба с половинной шириной (В/2).
Зубчатое колесо состоит из тела 1, зубчатого венца с зубьями 2, которые выполнены несимметричными и имеющими в своем поперечном сечении вид перевернутой буквы «Г». Головки зубьев выполнены со ступенчато изменяющейся шириной, обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления - на участке с однопарным зацеплением (на участке b-c) ширина головок равна В (так же, как и ширина ножек); на участке с двухпарным зацеплением (участок c-d) со смещением в сторону вершины (на величину с/2) ширина головок уменьшена вдвое и равна В/2. Накладка 3 укреплена на торце колеса, со стороны которого высота зубьев полная и равна h.
При работе в передаче зубчатое колесо участвует как в однопарном зацеплении (участки b-c), так и в двухпарном зацеплении (участки a-b и с-d). При однопарном зацеплении зубья колеса воспринимают полную на грузку, воспринимаемую колесом, а при двухпарном зацеплении - половину этой нагрузки. Данный фактор учитывается путем уменьшения ширины части головок зубьев (по их высоте) вдвое (участок h1). Выполнение зубьев колеса усеченными по их головкам (на участках с двухпарным зацеплением) позволяет снизить материалоемкость зубьев; а выполнение зубьев Г-образной формы позволяет скрепить между собой зубья колеса на участках их с максимальной высотой, где зубья подвержены максимальным изгибающим моментам. Это повышает изгибную прочность зубьев.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса (крупномодульного с узкими зубьями) учитывает уменьшение ширины головок зубьев на участках их двухпарного зацепления и позволяет повысить изгибную прочность зубьев, при этом позволяет уменьшить материалоемкость зубьев и колеса в целом.