Разработка и исследование спироидной передачи с идеальным винтовым параметром червяка Исакова, Нина Владимировна

Введение к работе

Актуальность темы. Зубчатые передачи, применяемые в машинах и' приборах, являются наиболее распространенными из существующих механических передач. При этом от качества зубчатых передач во многом зависят важнейшие показатели механизмов - работоспособность, надежность, металлоемкость, стоимость и другие.

Среди передач с перекрещивающимися осями (винтовые, гипоидные, червячные и др.) одной из перспективных и наименее изученных является спироидная передача (СП) Проводимые в настоящее время исследования СП направлены на их совершенствование и связаны с созданием новых разновидностей СП с уникальными свойствами, уточнением методов их расчета, разработкой новых устройств, инструментов и способов, с помошью которых осуществляется изготовление спироидных передач.

Одной из таких перспективных разновидностей СП является передача с червяком, имеющим идеально-переменный шаг витков (с переменным винтовым параметром p_t). В первых работах, посвященных изучению этой передачи .(работы В.И.Гольдфарба. А.К. Георгиева. И.М.Троицкого, В.А.Овчинникова), показано, что придание шагу витков червяка переменности, называемой идеальной, позволяет улучшить условия ее зацепления и привести к повышению нагрузочной способности. Однако углубленному исследованию геометрии зацепления этой передачи, изучению влияния исходных ее параметров на геометро-кинематические показатели зацепления уделено явно недостаточно внимания. Также практически не рассмотрены технологические проблемы, связанные с изготовлением данной передачи

В СВЯЗИ С ЭТИМ И УЧИТЫВаЯ ПерсПеКТИВНОСТЬ СП С ЧервЯКОМ П(

ременного шага, можно считать, что дальнейшее исследование такі передач является актуальным.

Целью работы является анализ возможностей улучшения качесі венных показателей спироидных передач путем использования ря/ их идеальных свойств и разработка технологических аспектов рег лизации этих возможностей.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены еле дующие задачи:

анализ особенностей спироидных передач в связи с разлив ными вариантами исполнения винтового параметра p_t витке червяков; исследование влияния основных геометрических шраме? ров СП на величину и характер изменения р_х;

построение математической модели СП с червяком, имеющи витки идеально-переменного шага: выполнение аналитических иссле дований с целью выявления свойств геометрии зацепления этой пе редачи:

численные исследования влияния исходных параметров СП червяками идеально-переменного шага на геометро-кинематически показатели их зацепления: сопоставление их с аналогичными пока зателями СП с червяком постоянного шага:

определение областей рациональных значений исходных пара метров СП с червяками идеально-переменного шага с точки зрени целесообразности применения этих передач;

исследование технологических возможностей изготовлени винтовой поверхности с переменным шагом; синтез схем механизмо; для реализации винтовой поверхности с переменным шагом;

создание приспособлений и модернизация оборудования дл: модельного изготовления винтовой поверхности с переменным шагом

метопы исслр-пования. Теоретические исследования проведены на основе методов дифференциальной геометрии и классической теории зубчатых зацеплений, а также методов анализа и синтеза механизмов с использованием современного аппарата численных исследований с помощью разработанных программных средств.

для оценки технологической возможности реализации исследуемой передачи и ее макетного изготовления была спроектирована и изготовлена технологическая оснастка, адаптированная к универсальному токарно-винторезному и зубофрезерному оборудованию.

Актор защищает результаты комплексных исследований возможности и целесообразности использования спироидных передач с червяком переменного шага, а именно:

1. Результаты численных и аналитических исследований гео
метрии зацепления указанной передачи:

влияния основных геометрических параметров СП на величину и характер изменения р-р

альтернативных направлений выбора постоянного и переменного значения винтового параметра p_t;

влияния исходных параметров СП с червяком идеально-переменного шага на геометро-кинематические показатели их зацепления; результаты сравнения указанных показателей СП. имеющих червяки с постоянным и переменным винтовым параметром;

новых свойств геометрии зацепления этой передачи;

областей рациональных значений исходных параметров СП с червяками идеально-переменного шага с точки зрения целесообразности применения этих передач.

2. Результаты исследования технологических возможностей из
готовления СП с червяком переменного.шага:

разработанную классификационную схему возможных движение для формообразования винтовой поверхности с переменным винтовыь параметром;

методологические основы синтеза схем механизмов для реализации винтовой поверхности с переменным шагом;

разработанное приспособление к универсальному токарно-винторезному станку для изготовления червяка с переменным шагом;

способ воспроизведения инструментальной поверхности с переменным шагом на универсальном зубофрезерном станке, оснашенно* протяжным суппортом.

3. Ряд практических рекомендаций по выбору исходных параметров СП с червяками идеально-переменного шага и технологии е< изготовления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Обоснованы альтернативные подхода к проектированию спи-роидных передач с точки зрения реализаци/. винтового параметра; на основе анализа результатов численных исследований показані достоинства и ограничения при реализации каждого из разработанных подходов; обоснована перспективность разработки спироидны: передач с переменным шагом витков червяка.

2. Построена математическая модель геометрии зацеплени: спироидной передачи с идеально-переменным винтовым параметром выполнен комплекс аналитических исследований, позволивший выя вить важные закономерности расположения контактных линий и поле: зацепления, а также дополнить теоретические представления о осях зацепления передач

3. На основании сравнительного анализа геометрии зацеплени передач с идеально-переменным и постоянным шагом витков доказан

- 7 преимущества первых при определенных сочетаниях исходных параметров.

4. Впервые предложена и обоснована классификация способов образования винтовых поверхностей с переменным шагом, на основании которой разработан подход к синтезу схем механизмов для получения этих поверхностей.

Практическая ценность работы.

Разработаны компьютерные системы для изучения влияния исходных параметров спироидных передач на величину винтового параметра и исследования геометрии зацепления СП с идеально-переменным шагом витков. С помощью указанных систем выявлены-

характер влияния исходных параметров СП на величину р-,;

диапазоны значений исходных параметров передач, при которых изменение винтового параметра р-, соизмеримо с допускаемой погрешностью шага;

параметры, не влияющие на характер изменения p_t. но оказывающие на него воздействие как масштабный фактор;

диапазоны значений исходных параметров, при которых эффективно использование СП с идеально-переменным шагом витков.

Полученные результаты положены в основу практических рекомендаций, используемых при проектировании передач.

Разработаны схемы механизмов для воспроизведения винтовых поверхностей с переменным шагом витков. Разработано и изготовлено приспособление к токарно-винторезному станку для нарезания червяков с переменным шагом и конструкторская документация модернизации зубофрезерного станка для воспроизведения инструментальной винтовой поверхности переменного шага.

Реализация результатов. Разработанные математические модели, программные средства и результаты численных исследований

использованы при проведении проектных работ с целью создания не вой серии спироидных редукторов, отдельные положения работы г исследованию технологических возможностей изготовления винтовь поверхностей с переменным шагом использованы при создании ос настки инструментального производства промышленных предприятн г.Ижевска, что подтверждается актами использования результате диссертационной работы

Апробация работы. Отдельные законченные этапы работы доклг дывались и обсуждались на международных симпозиумах: "Развита геометрической теории зубчатых зацеплений" (Россия. 1993 г.) "Прогрессивные зубчатые передачи" (Россия. 1994 г.). "Теория ре альных передач зацеплением" (Россия. 1993 г.). в национальнс комитете Болгарии по ТММ (Болгария, 1994), а также на nays но-технической конференции "Ученые ИжГТУ - производств} (Ижевск, 1994) и семинарах института механики ИжГТУ.

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликован 10 работ в международных журналах и сборниках трудов конферен ций, в том числе 5 зарубежных, подана заявка на предполагаемо изобретение.

Работа выполнена в Институте механики Ижевского государе твенного технического университета. Основные результаты получен в ходе выполнения госбюджетных НИР в рамках инновационной науч но-технической программы "Прогрессивные зубчатые передачи".

Структура и объем работы. Диссертация содержит 150 страни машинописного текста, в том числе 5 страниц приложений. 43 ри сунка. 5 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключени с выводами, списка использованной литературы из 140 наименовани и приложения.