Зубчатые подшипники и шестерни

Jan 27, 2024

Центр космических полетов Годдарда

Подшипники зубчатых передач представляют собой концептуальные механические компоненты, названные так потому, что они функционируют как шестерни и как роликовые и/или упорные подшипники. Подшипники шестерен станут важными компонентами следующего поколения компактных зубчатых передач с большими механическими преимуществами.

На рисунке 1 показана рабочая трансмиссия с зубчатым подшипником с коэффициентом усиления 70/1 при диаметре 1,25 дюйма на 0,75 дюйма. (диаметр 3,18 см на 1,91 см). Зубчатые подшипники существуют в виде вариантов прямозубых или косозубых зубчатых колес двух основных типов: роликовых подшипников и подшипников с фазосдвинутыми шестернями. Для краткости здесь описаны только варианты прямозубых передач; достаточно сказать, что принципы работы вариантов винтовых передач схожи.

На рисунке 2(a) показаны отдельные аспекты подшипников роликовых цилиндрических шестерен и частичный планетарный узел, содержащий подшипники роликовых цилиндрических шестерен. Диаметр роликовой части каждого подшипника роликовой цилиндрической шестерни равен делительному диаметру прямозубой части. Зубья шестерни имеют венец на конце ролика, так что апогей венца на каждом зубе находится на диаметре ролика/диаметре шага: такое расположение обеспечивает упорную прочность, а также согласование скоростей и, следовательно, КПД.

Планетарная сборка по своей сути будет держаться вместе, не опираясь на другие структуры. Например, если роликоподшипник планетарной передачи, показанный на виде в разрезе, сдвинут вниз, осевое скольжение его зубьев относительно зубьев кольцевой и солнечной шестерни останавливается за счет упора ролика планетарной передачи в венцы подшипника. зубья венцовой шестерни. Когда та же планетарная передача толкается вверх, ее осевое скольжение блокируется упором зубьев планетарной передачи в кольцевой ролик. Подобные взаимодействия предотвращают осевое скольжение подшипника солнечной роликовой шестерни за пределами, налагаемыми контактами зубьев и роликов между роликоподшипниками солнечной и планетарной шестерен.

Дополнительным преимуществом является то, что за счет более точного обеспечения желаемого взаимного расположения шестерен включение роликов увеличивает (по сравнению с простыми прямозубыми шестернями) точность зацепления зубьев прямозубых шестерен. В то же время шестерни действуют как высокоэффективные и точные сепараторы и держатели роликов. Конечным результатом является превосходная, простая и относительно недорогая сборка.

На рисунке 2(b) представлен простой пример подшипника цилиндрической шестерни с фазосдвинутым сдвигом. Зубы в верхней и нижней половинах сдвинуты под углом друг относительно друга ровно на ползуба. Этот зубчатый подшипник входит в зацепление с собственной копией. Верхние и нижние зубы скошены и частично перекрещены в местах соединения. Контакт между скошенными поверхностями верхнего и нижнего зубьев обеспечивает упорную способность, аналогичную контакту венцов и роликов подшипников роликовых шестерен. Кроме того, планетарный узел, содержащий фазосдвинутые шестерни, удерживается вместе аналогично узлу, содержащему роликовые подшипники, как описано выше.

Эту работу выполнил Джон М. Враниш изЦентр космических полетов Годдарда.

Это изобретение принадлежит НАСА, и уже подана заявка на патент. С вопросами по поводу неисключительной или исключительной лицензии на его коммерческое освоение следует обращаться по адресу:

См. GSC-14207.

Эта статья впервые появилась в апрельском выпуске журнала Motion Control Tech Briefs за 2002 год.

Больше статей из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ