Обоснование геометрических параметров силовой плоскоцилиндрической передачи с локализованным контактом для привода подачи штучных изделий

• Автор: Подгаевский, Олег Леонидович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. МЕТОДЫ ОГИБАНИЯ И СИНТЕЗА ЗАЦЕПЛЕНИЙ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Аналитические методы формообразования

1.2. Методы синтеза зацепления

1.3. Характеристика способов формообразования зубьев плоского

колеса и цилиндрической шестерни

1.3.1. Формообразование зубьев плоского колеса зубодолблением

1.3.2. Формообразование зубьев плоского колеса зуботочением

1.3.3. Формообразование бочкообразного зуба

1.3.4. Формообразование зубьев плоского колеса зубофрезерованием

1.3.5. Формообразование зубьев цилиндрической шестерни зубодолблением

1.3.6. Формообразование зубьев цилиндрической шестерни зубофрезерованием
1.3.7. Формообразование зубьев цилиндрической шестерни шевингованием
1.3.8. Специальные методы формообразование зубьев
Задачи исследования
2. ФОРМООБРОЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗУБЬВ ПЛОСКОГО КОЛЕСА
И ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ШЕСТЕРНИ
2.1. Исходные формулы
2.2. Станочное зацепление плоского колеса
2.2.1. Выбор систем координат. Определение кинематических связей
2.2.2. Определение уравнений огибаемой (производящей) поверхности, нормали
2.2.3. Уравнения зацепления. Уравнения огибающей поверхности, нормали, сечений зубьев плоского колеса
2.2.4. Определение наибольшего радиуса плоского колеса из условия отсутствия заострения зубьев
2.2.5. Численное определение геометрических характеристик
2.3. Станочное зацепление цилиндрической шестерни
2.3.1. Выбор систем координат. Определение кинематических связей
2.3.2. Определение уравнений огибаемой (производящей) поверхности, нормали
2.3.3. Уравнения зацепления. Уравнения огибающей поверхности, нормали, сечений зубьев цилиндрической шестерни
2.3.4. Ось зацепления
2.3.5. Определение минимального числа зубьев цилиндрической
шестерни

2.3.6. Численное определение геометрических характеристик
Выводы по главе
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВИЗН АКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
3.1. Исходные формулы
3.2. Кривизны поверхностей зубьев плоского колеса
3.2.1. Определение главных кривизн огибающих поверхностей зубьев плоского колеса и главных направлений огибаемой поверхности
3.3. Кривизны поверхностей зубьев цилиндрической шестерни
3.3.1. Определение главных кривизн огибающих поверхностей зубьев цилиндрической шестерни и главных направлений огибаемой поверхности
3.3.2. Условие отсутствия подрезания поверхностей зубьев цилиндрической шестерни
Выводы по главе
4. РАБОЧЕЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ПЛОСКОЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
ПЕРЕДАЧИ
4.1. Выбор систем координат. Определение кинематических связей
4.2. Решение обратной задачи теории зацепления
4.3. Численное определение геометрических характеристик
Выводы по главе
5.СИНТЕЗ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ ПЛОСКОЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
5.1. Методика определения геометрических параметров синтеза
5.2. Пример определения геометрических параметров синтеза зацепления плоскоцилиндрической передачи. Сопоставительный анализ передачи
по контактным напряжениям
5.3. Изгибные напряжения плоскоцилиндрической и конической передач. Сопоставительный анализ
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
К главе
К главе
К главе

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Одним из важнейших элементов машин, во многом определяющим качество и надежность их работы, является привод. Объектом исследования в представленной работе является зацепление звеньев плоского колеса и цилиндрической шестерни плоскоцилиндрической передачи, содержащиеся в системах приводов. В рассматриваемой прямозубой плоскоцилиндрической передаче оси вращения - ортогональны и по своим функциональным возможностям передача является альтернативой ортогональным прямозубым коническим обкатной и полуобкатной передачам, которые чувствительны к погрешностям монтажа.
Применение плоскоцилиндрических передач в конструкции привода позволяет обеспечить большие передаточные отношения (/ = 9 и выше), а также приводит к уменьшению габаритов конструкции привода, нежели если привод будет спроектирован на базе ортогональных прямозубых конических обкатных и полуобкатных передачах. К достоинствам плоскоцилиндрических передач относится малошум-ность и виброустойчивость.
Зачастую в существующих системах приводов для передачи вращательного движения используются плоскоцилиндрические передачи с большим передаточным отношением, которые наибольшее распространение получили в оборонной промышленности и авиации, в частности, ракетно-зенитных комплексах. Эти передачи состоят из плоского колеса с равноширокой впадиной, образованные плоскостями и прямозубой эвольвентой цилиндрической шестерни. В таких передачах на внешнем радиусе плоского колеса возникает кромочный контакт, вызывающий повышенные контактные и изгибные напряжения, ведущие к поломке деталей плоскоцилиндрической передачи и повышенной шумности. К недостаткам плоскоцилиндрических передач относится и то, что в передачах с небольшим числом зубьев цилиндрической шестерни возникает интерференция поверхностей зубьев на внутреннем радиусе плоского колеса, которая приводит к заклиниванию.
Из-за выше перечисленных недостатков плоскоцилиндрические передачи ограничены в использовании и не находят широкого должного применения в общем машиностроении.
Резервом повышения функциональных возможностей плоскоцилиндрической передачи является использование в передаче локализованного контакта, который приведет к снижению ее чувствительности, к погрешностям взаимного положения деталей передачи. Однако, для плоскоцилиндрической передачи нет методик расчета, позволяющих реализовать преимущества локализованного контакта в полной мере. В конечном итоге это приводит к неточности расчета статической нагруженности плоскоцилиндрической передачи и не позволяет корректно перейти к решению задач, связанных с динамикой и износом.
Цель работы - обоснование и разработка методики определения геометрических параметров зацепления звеньев плоскоцилиндрической передачи с локализо-

'ф/зі(?і.РзУ

0 0 0 -зіпу
0 0 0 -соз/зіп^з 0 0 0 сов/сов <р$ 0 0 0
(2.14)
2.2.2. Определение уравнений огибаемой (производящей) поверхности,
нормали
Инструментом при формообразовании поверхностей 2 з зубьев плоского колеса, является одновитковый геликоид. Под геликоидом понимается винтовая поверхность постоянного шага.
Геликоид может быть образован винтовым движением некоторой образующей кривой. Пусть в системе координат определяемый уравнением
;15(0)
где г = г[9) — уравнение полярной кривой, которой очерчен торцевой профиль; 9 — полярный угол, образуемый радиус-вектором с полярной осью.
Сообщим системе перемещения в винтовом движении при повороте на один радиан угла 4 ■ Параметру придается положительный или отрицательный знак в зависимости от того, является винтовое движение правым или левым. В нашем случае инструментом является одновитковый геликоид, который имеет правое направление.
Торцевой профиль при своем винтовом движении образует в системе 51(ЛГ1,Г1,г1) поверхность геликоида 2ц, определяемую матричным равенством:
X15 г(в)- совбГ
Г15 г{в)-$тв

_>15 ,
гі(лГі,Гі,гі,Гі)=1ЛГі(і5)(^)}гі5(Хі5,Гі5,гі5,П5). П = /15 = 1. (215)

ІД/1(15 )(£)]
соя^ 0
віп£ соз^ 0
о о і Рґ4 0 0 0