RU2597747C1

RU2597747C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2597747C1
Application number: RU2015126817/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-09-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in gears with cantilever arrangement of wheels on shafts. Gear wheel comprises a body, gear rim with teeth and pair of ring pads fixed on the teeth ends and parts of the ends of the body, adjacent to the gear rim, teeth heads of which are made with variable width, and inversely proportional to engagement frequency. Teeth are asymmetric and L-shaped in their main transverse plane section. Boundary change of heads width is displaced towards teeth tips by value of half of an axial transmission clearance. Ring pad fixed on the teeth ends with height equal to full height of the gear rim, has an outer diameter equal to a diameter of a circle of gear rim tips. Outer diameter of the second ring pad is equal to a diameter of a circle circumscribed by a boundary change of teeth heads width. Wheel is mounted on a cantilever shaft with reference to the side of the shaft of teeth ends with height equal to full height of the gear rim.

EFFECT: result is higher strength of the gear teeth.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine parts, and can be used in gears.

Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, причем наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса - см., например, патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., бюл. №21.A known design of a gear wheel containing a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the outer diameter of the plates is equal to the diameter of the circumference of the vertices of the ring gear - see, for example, patent invention of the Russian Federation No. 2488725, class F16H 55/12, publ. 07/27/2013, bull. No. 21.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца имеют одинаковую ширину боковых (рабочих) поверхностей, участвующих в зацеплении с парным зубчатым колесом, по всей высоте зубьев. Это не учитывает того, что парность зацепления зубьев сопряженных зубчатых колес в передаче не одинакова по высоте зубьев: в районе полюса зацепления зубьев имеет место однопарное зацепление; на участках зубьев, прилегающих к их вершинам и основаниям, имеет место двухпарное зацепление. Прямо пропорциональна величине зацепления соответственно и величина нагружения соответствующих участков боковых поверхностей зубьев - в районе полюса зацепления величина нагружения зубьев вдвое больше, чем на участках боковых поверхностей, прилегающих к вершинам и основаниям зубьев. А ширина боковых (рабочих) поверхностей зубьев, выполненная одинаковой по всей высоте зубьев, этой разности в нагружении по высоте зубьев не учитывает и задана с учетом максимального нагружения зубьев (в районе их полюсов). Это приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление зубчатого венца и колеса в целом.The disadvantage of this design of the gear wheel is that the teeth of its gear rim have the same width of the side (working) surfaces involved in engagement with the pair of gears over the entire height of the teeth. This does not take into account the fact that the pairing of the teeth of the mating gears in the gear is not identical in height of the teeth: in the region of the pole of gearing of the teeth there is a single-pair gearing; in the areas of the teeth adjacent to their tops and bases, there is a two-pair engagement. Directly proportional to the magnitude of the engagement, respectively, and the magnitude of the loading of the corresponding sections of the tooth flanks - in the region of the pole of the gearing, the magnitude of the loading of the teeth is twice as large as in the areas of the lateral surfaces adjacent to the tops and bases of the teeth. And the width of the lateral (working) surfaces of the teeth, made identical over the entire height of the teeth, does not take into account this difference in loading along the height of the teeth and is set taking into account the maximum loading of the teeth (in the vicinity of their poles). This leads to an overspending of the material going to the manufacture of the ring gear and the wheel as a whole.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., бюл. №10. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, причем на участках головок зубьев ширина зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорциональна зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора зубчатой передачи.As a prototype taken gear design according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2547201, class. F16H 55/08, publ. 04/10/2015, bull. No. 10. Its essence lies in the fact that the gear wheel contains a body and a gear ring with teeth, moreover, in the areas of the tooth heads the width of the teeth is made stepwise varying and inversely proportional to the gearing pairing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth by the value of the axial clearance of the gear transmission.

Недостаток прототипа состоит в том, что при несимметричном нагружении зубьев колеса (например, при консольном расположении зубчатого колеса на валу) головки зубьев по своей ширине нагружены неравномерно; причем нагружение увеличивается при увеличении расстояния между этими участками головок и валом. Это приводит к перенагрузке головок, что увеличивает их изнашивание и может привести к поломке зубьев.The disadvantage of the prototype is that with asymmetric loading of the teeth of the wheel (for example, when the cantilever arrangement of the gear on the shaft), the head of the teeth along its width are unevenly loaded; moreover, the load increases with increasing distance between these parts of the heads and the shaft. This leads to overloading of the heads, which increases their wear and can lead to tooth breakage.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса - снижения издержек на его изготовление и повышение прочности зубьев его зубчатого венца.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel - reducing the cost of its manufacture and increasing the strength of the teeth of its gear ring.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, ширина зубьев которого на участках их головок выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления; граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев; причем зубья выполнены несимметричными, имеющими в своем поперечном сечении вид перевернутой буквы «Г», высота вертикальной составляющей которой равна полной высоте зубчатого венца; величина смещения равна половине осевого зазора передачи; наружный диаметр кольцевой накладки, укрепленной на торцах зубьев, имеющих высоту, равную высоте зубчатого венца, равен диаметру окружностей вершин зубчатого венца; а наружный диаметр второй кольцевой накладки равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины головок зубьев.To this end, the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the width of the teeth of which on the sections of their heads is made stepwise varying and inversely proportional to the multiplicity of gearing; the border of the width change is shifted towards the tops of the teeth; moreover, the teeth are made asymmetrical, having in their cross section an inverted letter "G", the height of the vertical component of which is equal to the total height of the ring gear; the offset is equal to half the axial clearance of the gear; the outer diameter of the annular lining, mounted on the ends of the teeth having a height equal to the height of the ring gear, is equal to the diameter of the circles of the vertices of the ring gear; and the outer diameter of the second annular lining is equal to the diameter of the circle described by the boundary of the width of the tooth heads.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса (вид с торца в разрезе) - фиг. 1, то же (вид сбоку в сечении) - фиг. 2.The invention is illustrated by drawings, which depict: a fragment of the gear wheel (end view in section) - Fig. 1, the same (side view in cross section) - FIG. 2.

На чертежах показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4; окружность вершин 5 зубьев (диаметром Д_в), окружность впадин 6 зубьев, начальная окружность 7, внутренняя окружность 8 кольцевых накладок 3 и 4 (диаметром Д), ширина В зубчатого венца, осевой зазор с передачи, высота h зуба полная (высота зубчатого венца), длина боковой поверхности l зуба, полюсная линия р-р зуба, участки боковых поверхностей зуба с двухпарным зацеплением а-b и c-d (длиной l₁ и l₂), участок с однопарным зацеплением b-с (длиной l₃).The drawings show: wheel body 1, ring gear with teeth 2, ring overlays 3 and 4; the circumference of the tops of 5 teeth (diameter D _in ), the circumference of the hollows of 6 teeth, the initial circumference of 7, the inner circumference of 8 ring linings 3 and 4 (diameter D), the width of the gear ring, the axial clearance from the gear, the height of the tooth h is complete (the height of the gear ring ), the length of the tooth flank l, the pole line of the tooth rr, the tooth flank portions with two-pair gearing a-b and cd (lengths l ₁ and l ₂ ), the section with single-pair gearing b-c (lengths l ₃ ).

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару кольцевых накладок 3 и 4, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела. Зубья выполнены несимметричной формы, имеющими в поперечном сечении вид перевернутой буквы «Г». Участки головок зубьев с двухпарным зацеплением, со смещением на величину с/2 в сторону вершин выполнены шириной В/2. Одна кольцевая накладка (3), укрепленная на торцах зубьев с полной высотой зубчатого венца h, имеет наружный диаметр, равный диаметру окружности вершин зубчатого венца (Д_в), а вторая кольцевая накладка (4), укрепленная на противоположных торцах, имеет наружный диаметр, равный диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины головок зубьев.The gear wheel contains a body 1, a ring gear with teeth 2 and a pair of annular linings 3 and 4, mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body. The teeth are made asymmetric in shape, having a cross section in the form of an inverted letter "G". The sections of the tooth heads with two-pair engagement, with an offset of c / 2 toward the vertices, are made of width B / 2. One annular plate (3), mounted on the ends of the teeth with a full height of the ring gear h, has an outer diameter equal to the diameter of the circumference of the tops of the ring gear (D _in ), and the second ring plate (4), mounted on the opposite ends, has an outer diameter, equal to the diameter of the circle described by the boundary of the change in the width of the tooth heads.

При работе колеса в передаче его зубья участвуют в однопарном зацеплении с зубьями сопряженного парного колеса (участки а-b и c-d) и в двухпарном зацеплении (участок b-с). Этот фактор учитывается разностью ширины головок зубьев. Смещение границы изменения ширины на величину с/2 в сторону вершин зубьев учитывает возможные неточности сборки колеса и погрешности в работе передачи.When the wheel is in gear, its teeth are involved in single-pair gearing with the teeth of the mating paired wheel (sections a-b and c-d) and in two-pair gearing (section b-c). This factor is taken into account by the difference in the width of the tooth heads. The shift of the border of the change in width by c / 2 towards the tops of the teeth takes into account possible inaccuracies in the assembly of the wheel and errors in the operation of the transmission.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет компенсировать неравномерность нагружения участков головок зубьев при консольном расположении колеса на валу. Это оптимизирует режим нагружения головок зубьев и повышает прочность и долговечность зубьев колеса.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel allows you to compensate for the uneven loading of the parts of the tooth heads when the cantilever arrangement of the wheels on the shaft. This optimizes the loading mode of the tooth heads and increases the strength and durability of the gear teeth.

Claims

Зубчатое колесо, преимущественно установленное на валу консольно, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, ширина зубьев которого на участках головок зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев, отличающееся тем, что зубья зубчатого колеса выполнены несимметричными и имеющими в своем поперечном сечении вид перевернутой буквы «Г», граница изменения ширины головок зубьев смещена в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора зубчатой передачи, наружный диаметр кольцевой накладки, укрепленной на торцах зубьев с высотой, равной полной высоте зубчатого венца, равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, наружный диаметр второй кольцевой накладки равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины головок зубьев. A gear wheel, predominantly mounted on a shaft cantilever, containing a body, a gear ring with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and portions of the ends of the body adjacent to the gear ring, the width of the teeth of which on the portions of the tooth heads is made stepwise varying and inversely dependent on multiplicities of the gearing pair, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth, characterized in that the gear teeth are made asymmetrical and having in their cross section and a view of the inverted letter “G”, the boundary for changing the width of the tooth heads is shifted toward the tops of the teeth by half the axial clearance of the gear, the outer diameter of the annular lining mounted on the ends of the teeth with a height equal to the total height of the ring gear is equal to the diameter of the circle of the ring gear tops , the outer diameter of the second annular lining is equal to the diameter of the circle described by the boundary of the width of the tooth heads.