RU2586744C1

RU2586744C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2586744C1
Application number: RU2015123718/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-06-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention can be used in tooth gears. Gear wheel includes body, toothed rim with teeth and pair of ring pads with outer diameter equal to diameter of circle of tips of toothed rim, fixed on teeth ends and parts of ends of body adjacent to toothed rim. On sections of roots of teeth width of teeth varies in steps and is inversely proportional to engagement pairing factor. Boundary of change of width is shifted towards bases of teeth by a value of radial clearance for gear.

EFFECT: reduced costs of making gear wheel and high strength of teeth of toothed rim.

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; moreover, the outer diameter of the linings is equal to the diameter of the circumference of the tops of the gear rim of the wheel - see, for example, patent for the 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. Прямопропорциональна 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 meshing pole, 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 разность в парности зацепления зубьев колеса учтена для головок зубьев (их ширина выполнена меньшей, чем ширина зубьев на остальной их высоте). Это не позволяет выполнить повышение прочности зубьев, а именно их головок (участков зубьев по их высоте, наиболее подверженным воздействию изгибающих нагрузок), посредством использования торцевых накладок, скрепляющих между собой головки соседних зубьев.The disadvantage of the prototype is that the difference in the pair of gearing of the teeth of the wheel is taken into account for the heads of the teeth (their width is made smaller than the width of the teeth at the rest of their height). This does not allow to increase the strength of the teeth, namely their heads (tooth sections along their height, most exposed to bending loads), through the use of end plates that fasten the heads of adjacent teeth together.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса - снижение 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 rim.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, у зубьев которого, на части их высоты, ширина зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления; причем это выполнение сделано для ножек зубьев, с равновеликим изменением этой ширины до пересечения боковых поверхностей с окружностью впадин зубчатого венца; а граница изменения смещена в сторону оснований зубьев на величину радиального зазора зубчатой передачи.To this end, the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates with an outer diameter equal to the circumference of the tops of the ring gear, mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the teeth of which, at a part of their height, have a width the teeth are made stepwise changing and inversely proportional to the multiplicity of gearing; moreover, this implementation was done for the legs of the teeth, with an equal change in this width to the intersection of the side surfaces with the circumference of the depressions of the ring gear; and the boundary of the shift is shifted towards the base of the teeth by the value of the radial clearance of the gear transmission.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: схема нагружения зубьев колеса по их высоте (условно - без кольцевых накладок) - фиг. 1 и разрез фрагмента зубчатого колеса по радиальной плоскости симметрии зуба - фиг. 2.The invention is illustrated in the drawing, which shows: a diagram of the loading of the teeth of the wheel by their height (conditionally without ring pads) - Fig. 1 and a section of a fragment of a gear wheel along the radial plane of symmetry of the tooth - FIG. 2.

На чертеже показаны: тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4; диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д_вп окружности впадин зубчатого венца; внутренний диаметр Д_н кольцевых накладок (3 и 4); высота h зуба; высота h_г головки зуба; высота h_н ножки зуба; величина c радиального зазора передачи; покосная линия р-р зуба; величина нагрузки F_п при однопарном зацеплении; величина нагрузки F_п/2 при двухпарном зацеплении; участки двухпарного зацепления 1-2 и 3-4 (соответственно длиной l₁ и l₂); участок двухпарного зацепления 2-3 (длиной l₃); ширина B зуба при однопарном зацеплении; ширина B/2 зуба, при двухпарном зацеплении; величина участка h₂ зуба (по его высоте h) с полной шириной (B); величина участка h₁ зуба (по его высоте h) с половинной шириной (B/2).The drawing shows: body 1, ring gear with teeth 2, ring overlays 3 and 4; diameter D _{in the} circumference of the tops of the ring gear; A diameter of the root circle _sn toothing; inner diameter D _{n of the} ring pads (3 and 4); tooth height h; height h _{g of the} tooth head; height h _n tooth legs; radial clearance gap value c; mowing line rr of tooth; the value of the load F _p with single-pair gearing; the value of the load F _p / 2 with two-pair gearing; areas of double-pair engagement 1-2 and 3-4 (respectively, length l ₁ and l ₂ ); a two-pair engagement section 2-3 (length l ₃ ); tooth width B with single pair engagement; B / 2 tooth width, with double pair engagement; the size of the tooth segment h ₂ (by its height h) with full width (B); the size of the segment h ₁ tooth (by its height h) with half the width (B / 2).

Ширина зубьев вдоль их высоты h выполнена неодинаковой, на участках части ножек (h_н) - на участках 1-2 (длиной l₁, со смещением в сторону оснований зубьев на величину радиального зазора c - общей величиной h₁) ширина зубьев выполнена вдвое меньше (величиной B/2), чем на остальной высоте (h) зубьев (двухпарность зацепления на участках головок) и части ножек (величиной h₂) не учитывается, т.к. на этом участке каждый зуб своими торцами скреплен с кольцевыми накладками 3 и 4 (на этом участке ширина зубьев равна номинальной - B).The width of the teeth along their height h is not the same, in parts of the leg part (h _n ) - in sections 1-2 (length l ₁ , with a shift to the side of the tooth bases by the radial clearance value c - the total value of h ₁ ) the width of the teeth is half as much (by B / 2) than at the remaining height (h) of the teeth (two-pair engagement in the parts of the heads) and part of the legs (by h ₂ ) is not taken into account, because in this section, each tooth is fastened with its ends to the ring pads 3 and 4 (in this section, the width of the teeth is equal to the nominal - B).

При работе колеса зубья имеют по своей высоте участки однопарного и двухпарного зацепления. При однопарном зацеплении на зуб действует полная нагрузка (F_п), а при двухпарном зацеплении - половина полной нагрузки (F_п/2), этот фактор и учитывается изменением ширины зубьев. Смещение границы изменения ширины зубьев на величину радиального зазора c передачи учитывает возможные неточности сборки колес в передаче и погрешности в их работе.During operation of the wheel, the teeth have sections of single-pair and two-pair gearing in their height. With a single-pair gearing, a full load (F _p ) acts on the tooth, and with two-pair gearing, half the full load (F _p / 2) acts, this factor is taken into account by changing the width of the teeth. The shift of the boundary of the change in the width of the teeth by the value of the radial clearance c of the transmission takes into account possible inaccuracies in the assembly of the wheels in the transmission and errors in their operation.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость - т.е. ширина зубьев уменьшена на их ножках, где толщина зубьев максимальна. Это снижает издержки на изготовление зубчатого венца и колеса в целом. Кроме того, за счет кольцевых накладок, скрепляющих между собой зубья колеса, повышается жесткость зубчатого венца и его изгибная прочность, что повышает надежность зубчатого колеса в целом.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel has a lower material consumption - i.e. the width of the teeth is reduced on their legs, where the thickness of the teeth is maximum. This reduces the cost of manufacturing the ring gear and the wheel as a whole. In addition, due to the ring pads fastening the teeth of the wheel to each other, the rigidity of the ring gear and its bending strength are increased, which increases the reliability of the gear wheel as a whole.

Claims

A gear wheel containing a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates with an outer diameter equal to the diameter of the circle of the tops of the ring gear, mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, the teeth of which are part of their height the width of the teeth is made in steps changing and inversely proportional to the multiplicity of the engagement, characterized in that the part of the height of the teeth is the legs of the teeth, with an equal change in the width of the teeth to the intersection of the side surfaces the tooth teeth with the circumference of the valleys of the ring gear, and the boundary of the shift is shifted towards the base of the teeth by the value of the radial clearance for the gear transmission.