Разработка алгоритмов структурного синтеза зубчатых механизмов

• Автор: Дмитриев, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Проблема структурного синтеза зубчатых механизмов и этапы её решения до настоящего времени

1.1.1 Синтез зубчатых механизмов методом инверсии

1.1.2 Методы синтеза, основанные на символьном обозначении структур

1.1.3 Элементарно-базисные схемы соосных передач

1.1.4 Методы синтеза сложных зубчатых механизмов как совокупности простейших структур

1.1.5 Подходы к структурному синтезу зубчатых механизмов на

основе универсальной структурной системы

1.2 Выводы по обзору и постановка задач исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ УНИВЕРСАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ
2.1 Структурные модели зубчатых механизмов
2.2 Алгоритм определения основных параметров структуры зубчатых механизмов
2.3 Особенности синтеза структур плоских стержневых цепей
2.4 Обобщение алгоритма синтеза структур плоских кинематических
цепей в древо приемов и процедур структурного синтеза
2.5 Конвертирование схем плоских стержневых цепей в схемы зубчатых механизмов
2.6 Выводы

3 ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ СИНТЕЗА
СТРУКТУР ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ НА ЧАСТНЫХ ЗАДАЧАХ
ЗЛ Компьютерный синтез плоских стержневых цепей
3.2 Критерии отбраковки структур плоских стержневых цепей
3.3 Примеры применения разработанных алгоритмов структурного
синтеза зубчатых механизмов
3.3.1 Синтез трехзвенных зубчатых механизмов
3.3.2 Синтез четырехзвенных рядовых и планетарных зубчатых механизмов
3.3.3 Синтез простейших дифференциальных механизмов
3.3.4 Синтез пятизвенных зубчатых механизмов
3.3.5 Синтез шестизвенных зубчатых механизмов
3.4 Выводы
4 СТРУКТУРЫ МНОГОСАТЕЛЛИТНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ
4.1 Анализ структур многосателлитньтх планетарных механизмов
4.2 Проблема статической определимости многосателлитных планетарных механизмов
4.3 Уравнительные механизмы многосателлитных планетарных передач
4.4 Новые подходы к синтезу самоустанавливающихся
многосателлитных планетарных механизмов
4.5 Синтез зубчатых групп нулевой подвижности
4.6 Кинетостатика самоустанавливающегося трехсателлитного планетарного механизма
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Зубчатые механизмы являются одним из наиболее широко применяемых в технике видов механизмов. За более чем столетний период индустриального создания и эксплуатации зубчатого зацепления накоплен богатый опыт, позволяющий выпускать зубчатые редукторы высокого качества, обладающие задаваемыми ресурсом и надежностью. Однако следует отметить, что вполне просматриваемыми резервами в рсдукторостроении является поиск иных, ранее неизвестных кинематических цепей, а также методов их структурного синтеза и анализа, позволяющих улучшить качественные показатели этих механизмов.
Проектирование механизмов - сложный многоэтапный творческий процесс. Состав и последовательность этапов проектирования не зависит от целевого назначения проектируемого механизма, а логика процесса проектирования инвариантна к способу проектирования - традиционному или автоматизированному. Основным этапом проектирования механизмов, на котором базируются все последующие этапы, является структурный синтез кинематических цепей, поскольку дальнейшие действия - выбор размеров и материала деталей будущего механизма, кинематический анализ и т.д., как правило, не могут существенно изменить основные свойства создаваемого механизма.
Развитие автоматизированного проектирования механизмов является задачей весьма актуальной и ее разрешение может привести к серьезным экономическим выгодам. Практика показывает, что наиболее широко используемым методом структурного синтеза зубчатых механизмов по-прежнему остается традиционный, предполагающий не создание новых схем, а выбор из уже известных и изученных схем механизмов, осуществляемый на основании анализа справочных данных по отдельным видам механизмов, научной и патентной литературы. Недостатками традиционного синтеза являются: 1) зависимость результатов от опыта и интуиции конструктора; 2) утомительный и однообразный характер умственной работы; 3) субъективность результатов и т.д.
Рациональный выбор структуры механизма должен осуществляться сре-

трехзвенных планетарных передач. Однако символьные обозначения либо громоздки и сложны в использовании, либо значительно упрощены и не всегда позволяют дифференцировать механизмы, имеющие различную структуру. Целенаправленное формирование символьных обозначений механизмов по заданным структурным свойствам вызывает определенные сложности.
Наибольшее развитие получили методы, основанные на подходе к синтезу зубчатых механизмов как совокупности нескольких простейших структур. Эти методы являются не универсальными, поскольку позволяют находить схемы только составных механизмов — многозвенных редукторов, коробок передач, многоосных механизмов, планетарных коробок передач и т.п.
Существенной особенностью всех методов структурного синтеза зубчатых механизмов является «уклонение» от рассмотрения вопросов синтеза мно-госателлитных планетарных механизмов. Во всех рассмотренных исследованиях осуществляется синтез и анализ только односателлитных планетарных механизмов, в которые затем предлагается вводиться любое число дополнительных сателлитов.
Подход к синтезу зубчатых механизмов, основанный на универсальной структурной системе, позволяет находить все многообразие схем зубчатых механизмов по заданным структурным параметрам. Однако для получения гарантированно полного множества структур требуется развитие, конкретизация и формализация каждого этапа данного подхода.
На основе изложенного современного состояния проблемы синтеза структур зубчатых механизмов перед настоящим исследованием сформулированы следующие научные задачи:
1) обоснование структурной адекватности зубчатых механизмов и плоских стержневых кинематических цепей с кинематическими парами четвертого и пятого классов;
2) аналитическое обоснование полной разрешимости задачи и разработка алгоритмов структурного синтеза плоских стержневых кинематических цепей с парами четвертого и пятого классов;