Контактная прочность, жесткость и точность разъёмных неподвижных конических соединений в инструментальных системах

• Автор: Линейцев, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 216 с. : ил.

® 1 Современное состояние вопроса. Цель и задачи исследования
^ 1.1 Конструктивные разновидности конических соединений деталей
машин
1.2 Анализ работ, посвящённых теоретическим расчётам и
экспериментальным исследованиям конических соединений
1.3 Цель и задачи исследования
2 Разработка модели процесса сопряжения деталей конического
соединения
2.1 Разработка математической модели конического вала с учётом
* отклонений формы и микрогеометрии
Ф 2.2 Разработка математической модели конического отверстия втулки
2.3 Разработка модели процесса сопряжения деталей конического
соединения
2.3.1 Определение положения вала в отверстии втулки
€ 2.3.2 Метод сопряжения деталей конического соединения
2.4 Выводы
3 Анализ результатов имитационного моделирования процесса
сопряжения
3.1 Кинематический анализ движения конического вала
3.2 Определение параметров точности положения конического вала в
сопряжении
3.3 Проверка на соответствие математической модели конического
* вала реальной конической поверхности
3.4 Выводы
4 Разработка методики расчета параметров контактного
взаимодействия деталей конического соединения
4.1 Краткий анализ решений контактных задач теории упругости
4.2 Расчет параметров контактного взаимодействия сопрягаемых
деталей с учётом их фактического положения

4.3 Анализ результатов численного эксперимента контактного взаимодействия конического вала и втулки
4.4 Выводы
5 Обеспечение контактной прочности и жесткости стыков
конического соединения
5.1 Определение жесткости стыков конического соединения без учета износа вала
5.2 Разработка математической модели расчета износа при контактном взаимодействии деталей
5.3 Анализ результатов имитационного моделирования контактного взаимодействия с учетом износа вала
5.4 Определение пределов жесткости конического стыка с учетом износа вала
5.5 Обеспечение прочности конического стыка под действием внешних сил
5.6 Экспериментальные исследования конического соединения «шпиндель-инструментальная оправка»
5.7 Выводы
Основные выводы
Список использованных источников
Приложение 1 - Расчет натягов в коническом соединении
Приложение 2 - Определение моментов инерции инструментальных
оправок
Приложение 3 - Программный код для моделирования движения
конического вала в отверстии втулки
Приложение 4 - Акты внедрения

«Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры» - область науки и техники, изучающая методами механики и вычислительной математики поведение технических объектов различного назначения, закономерности механических явлений и связанных с ними процессов иной природы (пневмо-гидравлических, тепловых электрических и т.д.), имеющих место в машинах, приборах, конструкциях и их элементах, а также в материалах, как естественных, так и полученных искусственно. В данной области науки решаются вопросы прочности, жесткости машин, приборов и аппаратуры, моделируются процессы, не только обеспечивающие работу машин, приборов и аппаратуры, но и процессы позволяющие определить характеристики напряженного состояния деталей и узлов машин.
Актуальность работы. В настоящее время в машиностроении широкое применение получили многоцелевые станки с числовым программным управлением, предназначенные для изготовления призматических деталей. Одним из ответственных соединений многоцелевого станка является соединение инструментальной оправки с коническим хвостовиком и шпинделя. Кроме надежной передачи крутящего момента данное коническое соединение должно обеспечивать одновременно и высокую точность положения инструментальной оправки относительно шпинделя.
В процессе работы станка при изготовлении деталей происходит многократная автоматическая смена инструмента, а именно его базирование и закрепление по конической поверхности с помощью автооператора. При образовании такого соединения, вследствие многократной смены инструмента, каждый раз образуется новое коническое соединение типа “вал-втулка”. При этом происходит изменение микрогеометрии посадочных поверхностей, подчиняющееся законам механического изнашивания, что приводит к изменению как положения деталей соединения, так и параметров, характеризующих контактное взаимодействие фактических поверхностей.
Плоскость Х-У
Плоскость Ъ-Х
Плоскость Ъ-У
Рис. 2.6. Текущее взаимное положение деталей Каждый из операторов производит поворот только относительно одной оси. Данные операторы способны производить поворот любого 3-х мерного вектора, в том числе и вектора координат э = (г,х,у), скоростей ^ = ^2,Ух,уу), ускорений а = (а2,ах,ау) и сил F
При известных углах поворота осей вала ср2,ц>х,ц>у и координатах точек поверхности конуса гц,Х(),у0 в системе координат вала, можно определить координаты эти же точек поверхности конуса вала г,х,у в системе координат отверстия, производя последовательный поворот координат с помощью операторов поворота іп(ф,л)= (ІИгДИд.Шу) и учитывая смещения центра
масс вала по трем координатам = (гс,хс,ус).
Тогда координаты точек поверхности вала в системе координат отверстия с учетом поворотов и смещений центра масс могут быть записаны следующим образом: