Введение к работе
Актуальность темы.
Неотъемлемой частью современных машин и механизмов являются различные механические передачи, обеспечивающие высокую нагрузочную способность, отличающиеся простотой изготовления и надежностью при наименьших габаритах. Однако, учитывая постоянное расширение областей применения, условий эксплуатации, рост единичных мощностей установок, удорожание простоя машин, высокий уровень эксплуатационных затрат и т. п., существующие в настоящее время виды зубчатых передач не всегда в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям по надежности, простоте, технологичности и точности.
Все вышеизложенное предопределило не только модификацию традиционных, но и синтез новых видов зацеплений, которые бы полнее удовлетворяли достаточно противоречивым требованиям. Перспективным направлением в области синтеза передач зацеплением является разработка передач с промежуточными телами, как обладающих в ряде случаев более высокими эксплуатационными и технологическими качествами, а также большей несущей способностью, особенно по изгибу.
Среди класса передач с промежуточными телами одной из достаточно перспективных является сферическая передача с шариковыми промежуточными телами (СПШПТ) для пересекающихся осей. Однако до настоящего времени исследований по данной передаче, позволивших бы её внедрение в практику, было проведено недостаточно, хотя ещё в восьмидесятые годы была доказана ее принципиальная работоспособность и, в силу условий работы и контакта элементов близких к условиям работы шарикоподшипников, возможность надежной работы с консистентными смазками. Данные свойства СПШПТ могут сделать ее для ряда условий эксплуатации, например в открытых передачах и при низких температурах, хорошей альтернативой конической передаче.
В связи с этим целью настоящей работы является исследование кинематических и точностных свойств сферической передачи с шариковыми промежуточными телами и обоснование выбора рациональных параметров проектирования передачи, а также проверка технологичности методов изготовления элементов передачи.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:
анализ геометрии каналовых поверхностей зубьев колеса с целью определения условий зацепления;
определение чувствительности кинематических и нагрузочных параметров передачи к различных погрешностям изготовления и монтажа;
разработка инженерной методики расчета и проектирования сферической передачи с шариковыми промежуточными телами и реализация методики в виде программного продукта;
проработка вопросов технологичности изготовления элементов передачи на стандартном оборудовании;
проведение исследований влияния погрешностей изготовления и монтажа звеньев СПШПТ и упругих деформаций элементов на передаточную функцию и мгновенное передаточное отношение;
экспериментальное подтверждение адекватности разработанных математических моделей, разработка практических рекомендаций.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель реального зацепления в СПШПТ с учетом действующих погрешностей изготовления и монтажа;
разработан и реализован алгоритм расчета влияния первичных ошибок изготовления и монтажа, а также упругих деформаций контактирующих элементов на ошибки положения, мгновенное передаточное отношения и аналог углового ускорения ведомого звена;
на основе математической модели геометрии зацепления разработан метод построения блокирующих контуров для СПШПТ;
предложена новая форма фрезы для нарезания профилей зубьев колес.
Практическая ценность работы:
на~осТШ^е~тістаіелования-4^ом&цжчеслсих--характеристик зацепления даны рекомендации по выбору рациональных параметров передачи для проектных расчетов;
на основе разработанных математических моделей создано программное обеспечение, позволяющее~моделировать—действие-погрешно^_ стей изготовления и монтажа сферической передачи с шариковыми промежуточными телами, кинематическую ошибку передачи и положение зоны контакта, строить блокирующие контуры для выбора рациональных геометрических параметров передачи;
получены результаты экспериментальных исследований влияния каждой погрешности изготовления и монтажа на ошибку положения ведомого звена и мгновенное передаточное отношение;
разработана и апробирована методика нарезания колес СПШПТ на универсальных коодинатно-фрезерных станках с ЧПУ в заводских условиях опытной партии;
разработана методика настройки станка 5П23А для нарезания колес СПШПТ полуобкатным методом;
предложенная новая форма фрезы для нарезания каналовых профилей зубьев колес СПШПТ, позволяет существенно расширить диапазон параметров нарезаемых колес как на полуобкатных, так и на координатных станках (для последних снижено на 1 число действительно необходимых отрабатываемых координат).
Результаты работы внедрены в практику проектирования и разработки технологии изготовления сферических передач с шариковыми промежуточными телами в ПНЦ "Примех" (г.Томск), ОАО "Сибстанкоэлек-тропривод" и ООО "Экологические системы безопасности" (г. Новосибирск), СКБ "Элам" (г. Искитим).
Работа выполнялась в рамках инновационной межвузовской программы Министерства образования РФ "Прогрессивные зубчатые передачи", международной научно-технической программы "Механические приводы нового поколения" а также по планам НИР и ОКР ТПУ.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на: региональной научно-практической конференции "Естественные науки" (Томск, 1994г.), областной научно-практической конференции молодежи и студентов по техническим наукам и высоким технологиям (Томск, 1995г.), VIII-ой научной конференции филиала ТПУ в г.Юрге (Юрга, 1995 г.), Ш-ей международной научно-практической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" (Новокузнецк, 1996г.), первом международном научном симпозиуме в рамках Международного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и наука - третье тысячелетие" "Молодежь и проблемы геологии" (Томск, 1997г.), Первой международной научно-технической конференции "Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование" (Калининград, 1997г.), И-ой межвузовской отраслевой научно-технической конференции "Автоматизация и прогрессивные технологии" (Новоуральск, 1999г.), VI-ой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Современная техника и технологии" (Томск, 2000г.), а также на научных семинарах кафедры прикладной механики.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ в сборниках трудов конференций, 3 отчета о НИР, 4 статьи в сборниках научных трудов.
Структурно работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержащего 85 источников и приложения.
