Введение к работе
Актуальность. Качественные показатели различных машин, механизмов, приводов и устройств являются важнейшими показателями оценки изделия в целом. Факторы, влияющие на их значения, зависят от реализуемых схем зубчатых передач используемых в этих механизмах и приводах и их взаимодействия между собой. Существующие методы регламентируют алгоритм определения геометрических, кинематических и силовых параметров применительно к передачам, состоящим из пар зубчатых колес. В случае же наличия в механизме трех и более колес образующих между собой несколько зацеплений предлагается считать данный механизм сложным и для определения геометрических, кинематических и силовых параметров предлагается раскладывать его на простые до тех пор, пока эти простые нельзя будет разложить еще на более простые механизмы. Зубчатая передача лежащая в основе каждого простого механизма рассматривается в отдельности.
Методика выбора коэффициентов относительного смещения по блокирующим контурам разработанная Болотовской Т. П.*, Болотовским И. А. и регламентированная ГОСТ 16532-70 имеет ряд существенных недостатков для случая определения коэффициентов относительного смещения при одновременном зацеплений двух и более зубчатых колес:
при определении коэффициентов относительного смещения для реализации одного условия в зацеплении 1—2 (например, обеспечение коэффициента перекрытия заданной величины) неясно как это повлияет на другие условия (например, коэффициент перекрытия, толщина зуба при вершине, коэффициент удельного скольжения, коэффициент удельного давления и др.) в зацеплениях 1-3,2-3 и т. д.
отсутствуют рекомендаций по выбору коэффициентов смещения при заданном межосевом расстоянии (предлагается выбирать по отдельным блокирующим контурам).
по известным методикам практически невозможно получить работоспособную однорядную передачу с паразитными зубчатыми колесами, так как для паразитного зубчатого колеса коэффициенты относительного смещения, выбранные по блокирующим контурам для каждого зацепления, дают разные значения.
имеющиеся рекомендации относятся только к соосным планетарным механизмам типа 2К—Н с одним внешним и одним внутренним зацеплениями и по определению «...точность отсчета х3 по шкале может оказаться недостаточной вследствие чего необходимо выполнять дополнительные расчеты»**. Следовательно, для одновременно зацепляющихся зубчатых колес (более двух) спроектировать механизм с заданными параметрами невозможно.
* Болотовская, Т. П. Построение блокирующих контуров для расчета эвольвентных зубчатых колес / Т. П. Болотовская, И.А. Болотовский, В.Э. Смирнов // Теория механизмов и машин. -М.: Машиностроение. — 1965. С. 134 — 144.
** Болотовский, И. А. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / И. А. Болотовский. - М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.
В промышленности достаточно часто имеют место примеры применения передач со связанными цилиндрическими зубчатыми колесами. Но применение существующих методов расчета к зубчатым передачам со связанными цилиндрическими колесами не всегда позволяет обеспечить требуемые качественные показатели, и существующие методы расчета подобных передач зачастую не дают однозначного приемлемого решения или вообще не имеют решений. Достижение желаемых качественных показателей возможно только при рассмотрении одновременного совместного существования областей (зон) параметров обеспечивающих качественные показатели зубчатых передач со связанными цилиндрическими колесами внешнего и внутреннего зацеплений.
Цель работы заключается в необходимости обеспечения требуемых качественных показателей механизмов и приводов со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами на этапах расчета и проектирования.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
-
Выполнить анализ существующих методов обеспечения требуемых качественных показателей механизмов и приводов со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами.
-
Разработать метод построения объемного блокирующего контура для определения геометрических параметров зубчатых цилиндрических колес оказывающих влияние на обеспечение качественных показателей.
-
Разработать методику определения параметров, влияющих на качественные показатели, по критериям обеспечения совместной работы связанных зубчатых цилиндрических колес из условий построенного для них объемного блокирующего контура.
-
Разработать алгоритм определения основных параметров влияющих на качественные показатели передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами методом объемного блокирующего контура.
-
Выполнить сравнительные определения основных параметров передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами для обеспечения требуемых значений качественных показателей предлагаемым методом объемного блокирующего контура и методов расчета по ГОСТ 16532-70 и 19274-73.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту
-
Разработан метод построения объемного блокирующего контура основанный на учете области существования всех геометрических параметров каждого зубчатого колеса, что создает возможность отыскания областей (зон) совместных решений для определения параметров влияющих на качественные показатели.
-
Разработана методика определения параметров по критериям обеспечения совместной работы связанных зубчатых цилиндрических колес из условий построенного для них объемного блокирующего контура, позволяющая обеспечить требуемые значения качественных показателей на стадии расчета и проектирования.
-
Разработан алгоритм определения качественных показателей передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами предлагаемым методом
объемного блокирующего контура, позволяющий вариацией геометрических параметров передач оказывать влияние на формирование требуемых значений качественных показателей на стадиях расчета и проектирования.
4. Определены области совместного существования параметров обеспечивающих качественные показатели зубчатых передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами внешнего и внутреннего зацеплений с использованием метода построения объемного блокирующего контура, позволяющие конструктору-проектировщику быстро анализировать и принимать решения, обеспечивающие требуемые эксплуатационные характеристики проектируемых приводов.
Практическая значимость заключается в разработке методики расчета геометрических параметров зубчатых передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами внутреннего и внешнего зацеплений при расчете и проектировании механизмов и приводов с требуемыми качественными показателями.
Достоверность результатов обеспечивается современными методами вычислений, основанными на фундаментальных положениях деталей машин, теории механизмов и машин и дифференциальной геометрии поверхностей, методов расчета геометрических параметров зубчатых передач с внешним и внутренним зацеплением, а также соответствием результатов расчета предлагаемым методом и существующими методами для тестовых задач.
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались: на Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и техники — развитию сибирских регионов» (г. Красноярск, 2003); на межрегиональной НІЖ «Инновационное развитие регионов Сибири» (г. Красноярск, 2006); на третьей международной конференции «Проблемы механики современных машин» (г. Улан - Удэ, 2006); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы машиностроения и новые материалы. Борисовские чтения» (г. Красноярск, 2006); на международной конференции «Теория механизмов и механика машин» (г. Краснодар, 2006); на 10-ой Всероссийской научной конференции с международным участием «Решетнёвские чтения» (г. Железногорск, Красноярского края, 2006); на научно-технических семинарах ГОУ ВПО КГТУ (2002-2006 г.г.).
Публикации. Основные положения научной новизны и содержания диссертационной работы опубликованы в 6 научных работах.
Реализация результатов исследований. По результатам исследований разработана методология, алгоритм и пакет прикладных программ для определения геометрических параметров зубчатых передач со связанными зубчатыми цилиндрическими колесами внутреннего и внешнего зацеплений при расчете и проектировании механизмов и приводов с требуемыми качественными показателями.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, основных выводов и списка литературы. Основной текст содержит ПО страниц, включающих, 52 рисунка, пять таблиц и список литературы 124 наименований.
