Введение к работе
Актуальность темы. Зубчатые передачи, традиционно и по существу, оставаясь основным, широко распространенным и эффективным элементом механического 'привода, во многом определяют эксплуатационные, энергетические и экономические показатели многих современных машин и механизмов и продолжают постоянно совершенствоваться/ При этом совершенствуются методы расчета и исследования, технологии изготовления и испытаний передач, создаются новые конструкции как передач и редукторов, так и инструментов, оснастки, оборудования Для их изготовления и испытаний.
Одной из важнейших характеристик передач является их виб
роактивность, которая проявляется в виде вибраций и акустического
излучения. Особенно заметно указанные характеристики проявляют
ся при повышении скоростей вращения "звеньев механизма и возник
новении неблагоприятных динамических процессов. При этом к пе
редачам предъявляются повышенные требования к кинематической
точности и в отношении их вибрационных свойств. Среди зубчатых
передач одной из наиболее благополучных с точки зрения виброак
тивности является спироидная передача, вопросам изучения точно
стных и вибрационных характеристик которой в литературе практи
чески не уделено внимания. В связи с этим изучение виброактивно
сти и кинематической точности спиройдных передач, выявление и
устранение причин возникновения вибраций, синтез передач с пони
женной виброактивностью является важной научно-технической за
дачей. -;
Целью работы является разработка математических моделей и экспериментальных средств исследования и оценки кинематической точности и вибросостояния спиройдных передач.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
-анализ геометрии и кинематики спиройдных передач с точки зрения их виброактивности и причин, вызывающих возникновение вибраций в этих передачах;
-разработка математического обеспечения для исследования влияния первичных погрешностей на кинематическую точность спи-роидной передачи; разработка алгоритмов, программных средств,
выполнение численных экспериментов для получения функции неравномерности вращения ведомого звена от погрешностей взаимного положения звеньев передачи;
-разработка программно-аппаратного и измерительного комплекса для контроля кинематической точности передачи и измерения угловых колебаний ведомого звена при заданных ошибках взаимного положения спироидных червяка и колеса;
-выполнение эксперимента по измерению кинематической точности передачи, проверка адекватности разработанной математической модели;
-проведение эксперимента по измерению угловых колебаний спироидного колеса вследствие действия ошибок взаимного расположения звеньев передачи;
-разработка методик и алгоритмов обработки результатов численных и экспериментальных исследований для контроля вибрационного состояния и кинематической точности.
Методы исследования. Теоретическое исследование проведено на основе методов дифференциальной геометрии и классической теории зубчатых зацеплений, а также методов математической обработки результатов теоретических и экспериментальных исследований с помощью разработанных программных средств.
Экспериментальное исследование выполнено на основе применения современных средств регистрации и обработки первичных сигналов и результатов экспериментов.
Научная новизна
На основе выполненного анализа геометро-кинематических особенностей спироидных передач и впервые проведенного экспериментального исследования виброактивности спироидного редуктора показано, что основным источником вибраций являются погрешности изготовления и сборки спироидных редукторов.
Разработана модель геометрии зацепления спироидной передачи с учетом действующих первичных погрешностей, составлен алгоритм и соответствующая программная система, моделирующая неравномерность вращения ведомого колеса с учетом характерных для передачи многопарности зацепления и линейного характера контакта зацепляющихся поверхностей.
Впервые получены экспериментальные данные о кинематической точности и виброактивности спироидной передачи с учетом погрешностей, подтверждающие адекватность разработанной математической модели.
Принципиально показана возможность использования разработанных математических, программных и аппаратно-технических средств для накопления информационной базы эталонов при диагностике качества передачи.
Практическая ценность
Получены численные и экспериментальные данные о влиянии первичных погрешностей на функцию положения выходного звена и виброактивность передачи, позволяющие выработать рекомендации при проектировании передач.
Разработано оригинальное программное обеспечение для численного исследования кинематической точности спироидных передач, предложена и реализована схема программно-технического комплекса, позволяющего выполнять исследование кинематической точности и вибраций спироидных передач с ведением частотного анализа.
Разработаны математические и программные средства обработки экспериментальных данных при исследовании кинематической точности и вибраций спироидной передачи. Разработанный инструментарий является базой для создания на его основе средств контроля, испытаний и диагностики спироидных передач и редукторов.
Реализация результатов. Результаты работы используются:
- при выполнении исследования влияния погрешностей передачи на ее кинематическую точность и виброактивность;
-в конструкторской практике при создании механизмов с пониженной виброактивностью;
-в производственной практике - для разработки оборудования и методики экспресс-анализа качества спироидных редукторов.
Внедрения подтверждены соответствующими актами.
Апробация работы.Результаты работы докладывались и обсуждались на международных симпозиумах:"ОМАМ1СА A PEVNOSTNI ANALIZA POHONOYICH SYSTEMU" (1993,Svratka, Czech Rep.), "Теория реальных передач зацеплением" (Россия, 1993 г.).
"Прогрессивные зубчатые передачи" (Россия 1994 r.),"Problems of dinamics of machine aggregates" (Trnava, Slovakia, 1996), а также на научно-технической конференции "Ученые ИжГТУ - производст-ву"(Ижевск 1994 г.) и семинарах Института механики ИжГТУ.
Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 8 работ в сборниках трудов конференций, в том числе 4 зарубежных.
Работа выполнена в Институте механики ИжГТУ. Основные результаты получены в ходе выполнения НИР в рамках инновационной научно-технической программы Министерства общего и профессионального образования РФ "Прогрессивные зубчатые передачи".
Структурно диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения .списка использованной литературы из 118 наименований и приложения.