Prospects of manufacturing spiroid gears with small gear ratios

Abstract

Production of spiroid gears as alternatives to bevel and hypoid ones, when the gear ratio of the spiroid gear should be less than 10 (often less than 6) is traditionally related to problems of manufacturing multi-thread worms and hobs. Different versions of solving this problem in diversified series and mass production are considered. For the first case, improvements of traditional methods of analysis and the production technique are proposed basing on application of multi-thread hobs or multi-tooth assembled running-in cutting heads. For the second case, high production-efficient methods of gear machining of both gear elements are provided; they are implemented at simple and common lathes after their little modification. Features and restrictions of these methods are described. Numerical examples are given for the possible substitution of truck and tram hypoid gears by different versions of spiroid gears providing application of various methods of gearwheel tooth cutting while both keeping the same basic dimensions of parts and mounting dimensions and varying these dimensions. It is noted, that when choosing the parameters of spiroid gearing and machine-tool settings, there are methods of efficient control of operation and layout parameters of the gear, the level of contact localization and tool parameters.

Zusammenfassung

Es ist bekannt, dass Spiroidräder mit Schneckenzahnrädern verwandt sind und in vielerlei Hinsicht in ihren Analyse-, Herstellungs- und Anwendungsgebieten den üblichen Schneckenzylinderzahnrädern ähneln. Insbesondere ist der Bereich der realisierten Übersetzungsverhältnisse i in einer Stufe derselbe – von 8 bis 100. Versionen von kleineren und höheren Übersetzungsverhältnissen in Schneckengetrieben sind bekannt; die praktische Umsetzung dieses Falls ist mit bestimmten Schwierigkeiten verbunden. Spiralgetriebe mit Übersetzungsverhältnissen unter 8 sind zwar möglich und bekannt, jedoch in den Anwendungsbereichen immer noch begrenzt. Der Grund für die Entwicklung solcher Zahnräder ist die technische oder wirtschaftliche Alternative für zwei andere übliche Versionen der Übertragung von Drehbewegungen zwischen senkrechten Achsen (einschließlich der Fälle von sich kreuzenden und schrägen Achsen) – Kegelrad- und Hypoidgetriebe. Insbesondere eine der Hauptanwendungen von Kegel- und Hypoidgetrieben sind Getriebe von Fahrzeugantriebsachsen, einschließlich Autos (sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen) sowie Lokomotiven und Straßenbahnen; genau für diese Bereiche wird unserer Meinung nach die Aussicht auf den Einsatz von Spiroidzahnrädern unterschätzt. Wir nehmen an, dass der Hauptgrund für eine solche Unterschätzung in einer mangelhaften technischen Untersuchung von Fertigungsproblemen liegt. Die Herstellungstechnik von Hypoid- und Kegelrädern ist traditionell mit einem komplizierten und hochentwickelten Getriebebereich verwandt. Aus diesem Grund sollte die vorgeschlagene Lösung dem Hersteller kaum zu verweigernde Vorteile bringen. In Fortsetzung unserer Veröffentlichung vor neun Jahren präsentiert das vorliegende Manuskript die Ergebnisse unserer theoretischen und praktischen Entwicklungen, die, wie wir annehmen, die Grundlage für eine solche wettbewerbsfähige Lösung werden können. Lassen Sie uns im Voraus spezifizieren, dass bei Verwendung des Begriffs „Spiroid“ gemäß der russischen Standardterminologie (Standard GOST 22850-77) hauptsächlich das Zahnrad mit einer zylindrischen Schnecke gemeint ist, das den amerikanischen patentierten Namen Helicon® und den Namen SPIROPLAN® hat in der deutschen Industrie durch die Firma „SEW-EURODRIVE“. Beachten Sie auch, dass konische Schnecken unserer Meinung nach bestimmte Vorteile in Bezug auf Auslegung, Betrieb und Herstellung bieten können, insbesondere für die in Betracht gezogenen Zahnräder mit kleinen Übersetzungsverhältnissen. Diese Problemlösung wird im vorliegenden Manuskript jedoch nicht berücksichtigt.