Введение к работе
Актуальность работы
В современном машиностроении из всех видов передач наиболее распространенными являются зубчатые передачи, широко применяемые в станкостроении, автомобилестроении, мотостроении, тракторостроении, приборостроении и других отраслях промышленности. В автомобилях и мототехнике в основном применяются цилиндрические зубчатые колеса наружного зацепления, среди которых большинство составляют прямозубые колеса малого модуля (т - 2. 5мм) диаметром до d - 120мм с ограниченной шириной зубчатого венца до Ъ - 20мм.
Эксплуатационные показатели машин в большой степени зависят от качества изготовления зубчатых передач. Возможность использования зубчатых передач в широком диапазоне нагрузок и скоростей при небольших габаритных размерах определяет их работоспособность с высоким КПД при длительной эксплуатации. Отсюда вытекают непрерывно возрастающие требования к изготавливаемым зубчатым колесам, которые в свою очередь определяют необходимость постоянного совершенствования технологии их обработки. Применяемые технологические схемы зубообработки должны оцениваться возможностью обеспечения требуемого качества зубчатых колес при высокой производительности их изготовления.
Качество зубчатых колес цилиндрических передач характеризуется различными параметрами: долговечностью и износостойкостью, надежностью, из-гибной и контактной прочностью зубьев, уровнем шума и т.д. В связи с этим в настоящее время наметилась тенденция нормирования точности передач, заключающаяся в отказе от контроля геометрических показателей (отклонения шага, погрешности профиля, радиального биения зубчатого венца и др.) и переходе к контролю кинематических и динамических функциональных показателей (согласованности вращения, спокойной безударной работы, прилегания поверхностей зубьев). Наиболее полным комплексным показателем качества цилиндрических колес является величина и расположение суммарного пятна контакта в передаче, которое оказывает влияние на КПД, несущую способность, плавность работы передачи и определяет ряд эксплуатационных характеристик передачи, таких как уровень шума, вибрации, легкость переключения и др.
Одним из перспективных направлений повышения качества цилиндрических зубчатых передач является использование колес с модифицированной формой зубьев, гарантирующее благоприятное сопряжение зубчатых поверхностей и понижение чувствительности к погрешностям изготовления и монтажа.
Соответствующее технологическое обеспечение производства таких колес представляет собой сложную комплексную задачу.
В связи с этим становится очевидной актуальность темы данной работы.
Работа выполнялась в соответствии с грантом Президента Российской Федерации № 40.300.21.0678-НШ от 09.04.2003 для поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (шифр НШ-1920.2003.8).
С.-Петербург
ОЭ 200&КТ ,j~f.
Цель работы
Повышение качества контакта цилиндрических колес в передаче за счет продольной модификации зубьев на основе технологии согласованного зубонарезання.
Задачи работы:
анализ основных направлений совершенствования технологии зубонарезання и повышения качества зубчатых передач за счет использования колес с различной продольной (выпуклой и вогнутой) модификацией зубьев;
разработка методов обработки зубьев с продольной модификацией и технологической схемы согласованного зубонарезання цилиндрических колес передачи;
теоретическое моделирование процесса формообразования боковых поверхностей зубьев, разработка алгоритмов и программ для определения продольной модификации зубьев и параметров, влияющих на ширину пятна контакта;
проектирование технологической оснастки, включая резцовые головки для реализации согласованного зубонарезання цилиндрических колес.
Методы исследований
Работа включает теоретические исследования и экспериментальное моделирование на ЭВМ. Теоретическая часть работы основывается на теории эволь-вентной зубчатой передачи. Для решения поставленных задач использовались положения теории резания металлов, технологии машиностроения и теории математического моделирования, методы и приемы аналитической и дифференциальной геометрии. Компьютерное моделирование выполнялось с использованием современного математического аппарата и вычислительной техники.
Автор защищает:
технологическую схему согласованного зубонарезання колес цилиндрической передачи, обеспечивающую благоприятный вариант сопряжения зубчатых колес с различной продольной (вогнутой и выпуклой) модификацией зубьев в цилиндрической передаче;
аналитические зависимости для определения величины продольной модификации зубьев цилиндрических колес, образующейся при зубонарезании дисковыми и дельтовидными резцовыми головками;
математическую модель процесса формообразования боковых поверхностей зубьев цилиндрических колес при зубонарезании резцовыми головками с учетом согласованного комплектования зубчатых передач;
методику расчета параметров процессов зубонарезання, определяющих ширину пятна контакта в передаче;
конструкции дисковых и дельтовидных резцовых головок для зубонарезання цилиндрических зубчатых колес передачи;
- структурно-кинематическую схему обкатно-делительного устройства
Научная новизна работы
Обоснована технологическая схема согласованного зубонарезання резцовыми головками цилиндрических колес с различной (вогнутой и бочкообразной) продольной модификацией зубьев на основе моделирования процесса формообразования
модифицированных боковых поверхностей зубьев с учетом согласованного комплектования зубчатых передач.
Практическая значимость работы
Предложена технологическая схема согласованного зубонарезания зубчатых колес цилиндрической передачи с продольной модификацией зубьев, предусматривающая нарезание ведущего зубчатого колеса передачи с вогнутыми зубьями дисковыми резцовыми головками по схеме обкатывающего зубопротягивания, а ведомого колеса с бочкообразными зубьями - спаренными дельтовидными резцовыми головками по схеме z- кратного обката
Разработана методика, алгоритм и пакет прикладных программ для определения параметров процессов зубонарезания резцовыми головками цилиндрических колес с различной продольной (вогнутой и выпуклой) модификацией зубьев, гарантирующие достаточную площадь локализованного по середине зуба пятна контакта рабочих поверхностей в передаче.
Спроектированы позиции зубообработки и конструкции резцовых головок для зубонарезания цилиндрических колес.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на международных научно- технических конференциях:" Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее" (г. Тула, 2002г.), "Прогрессивные технологии и системы машиностроения" (г. Донецк, 2004г.), 'Технологическая системотехника" (г. Тула, 2003г.), "Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве" (г. Харьков, 2004г.), "Наука о резании материалов в современных условиях" (г. Тула, 2005 г.), " Проектирование, технологическая подготовка и производство зубчатых передач" (г. Тула, 2005г.); на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (2002-2006 г.г.).
Публикации
По материалам проведенных исследований опубликовано 11 работ общим объемом 5,1 п. л., из них 10 работ - в реферируемых изданиях, внесенных в список ВАК.
Структура и объем диссертации
