Систематика и структурно-параметрический синтез механизмов на базе замкнутых систем тел качения

• Автор: Волков, Глеб Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Курган
• Количество страниц: 300 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛ КАЧЕНИЯ (ЗСТК).
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, ФОРМАЛИЗАЦИЯ ОПИСАНИЙ,
ОБЩИЙ АЛГОРИТМ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА
1.1. История вопроса и уточнение объекта исследования
1.2. Структурные и параметрические особенности ЗСТК
1.3. Формализация структуры ЗСТК
1.4. Возможные подходы к поиску структурных решений в области ЗСТК
Выводы по главе
2. ОБЗОР СХЕМ ИЗВЕСТНЫХ МЕХАНИЗМОВ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИХ СОБОЙ ЗСТК
2.1. Бессепараторные подшипники
2.2. Многопоточные фрикционные передачи
2.3. Зубчатые планетарные передачи
2.4. Схемы шестеренных гидрообъемных машин планетарного типа
Выводы по главе
3. ПОИСК И АНАЛИЗ НОВЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С «ГЛАДКИМИ» ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ
3.1. Синтез и анализ структурных схем бессепараторных подшипников качения
3.2. Эксцентриковые бессепараторные подшипники
3.3. Фрикционные планетарные передачи с самонатяжением внутри плоского контура
Выводы по главе
4. ЗУБЧАТЫЕ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ ПОДШИПНИКИ И МЕХАНИЗМЫ, ПОСТРОЕННЫЕ НА ИХ БАЗЕ
4.1. Структурные схемы ЗЭП

4.2. Условия сборки зубчатых эксцентриковых подшипников
4.3. Силовой анализ системы, содержащей ЗЭП
4.4. Вопросы конструирования ЗЭП
4.5. Модификация закона движения ползуна кривошипно-ползунного механизма за счёт применения зубчатого эксцентрикового подшипника
Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ЗУБЧАТЫХ БЕЗВОДИЛЬНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ
5.1.Поиск новых структур безводильных передач
5.2. Принципиальные конструкции и кинематика новых безводильных передач
5.3. Разработка методов параметрического анализа и оценка технических возможностей безводилыюй зубчатой передачи типа «124.24».
Выводы по главе
6. НОВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЗСТК ПРОСТЕЙШЕЙ СТРУКТУРЫ
6.1. Гидравлические машины, основанные на использовании планетарного механизма с двумя плавающими сателлитами
6.2. Многорядные планетарные передачи
Выводы по главе
7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕХАНИЗМОВ
7.1.0 применении новых фрикционных и зубчато-фрикционных механизмов
7.2. Перспективы применения ЗЭП
7.3. Использование безводильных передач
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Одним из направлений совершенствования механизмов, улучшения их массогабаритных, энергетических и многих других технических характеристик является замена трения скольжения трением качения. Это, на первый взгляд, очевидное направление не исчерпывается только использованием подшипников качения во вращательных кинематических парах. Существует целый класс устройств, которые не содержат (или почти не содержат) никаких кинематических пар, кроме центроидных кинематических пар (пар качения). Это концентричные и эксцентричные бессепараторные подшипники, фрикционные и зубчатые планетарные передачи и другие механизмы. Они представляют собой или содержат в качестве основной составной части замкнутую систему тел качения (ЗСТК). Помимо снижения трения конкретные механизмы, построенные на базе ЗСТК, могут иметь достоинства, связанные с упрощением конструкции, возникающим благодаря совмещению функций, устранению нетехнологичных деталей, повышением общей нагрузочной способности и т.д. Решение этих задач особенно остро стоит в условиях жесткой конкуренции машиностроительной продукции как на отечественном, так и мировом рынках.
В настоящее время известны сотни разнообразных устройств, которые следует отнести к классу ЗСТК. Большинство из них появились как изобретения в различных предметных областях при решении конкретных инженерных задач. Однако направленному, комплексному научному исследованию этот класс механизмов до сих пор не подвергся - не построено стройной теории, позволяющей систематизировать эти механизмы и решать задачи их структурного и параметрического синтеза. Следовательно, глубокое изучение, совершенствование и широкое практическое использование механизмов, построенных на базе ЗСТК, систематизация и синтез новых схем ЗСТК, приводящих к повышению технических характеристик многих машин, является актуальной проблемой.

Симметричные структуры содержат «ядро» (основу, центр), состоящую из неповторяющихся элементов, и «оболочку» — повторяющиеся элементы. Договоримся обозначать «повторяющиеся» элементы системы (сателлиты, ролики подшипников и т.д.) надстрочными индексами. Символ «о» будет относиться к осевой симметрии, символ «п» или конкретное число «2», «3» «4» ... будет указывать на наличие симметрии вращения и количество повторений отмеченного этим символом структурного фрагмента.
Все связи, существующие между элементами «повторяющегося» структурного фрагмента друг с другом и с «неповторяющимися» элементами «ядра», повторяются п раз. Связи между «крайними» элементами соседних повторяющихся структурных фрагментов обозначаются надстрочным индексом «1» или «2» (над обозначением связи). Причем, обозначение «Т1» показывает, что данная связь существует не внутри фрагмента, а между соседними фрагментами; обозначение «Т2» говорит о том, что связь присутствует как внутри фрагмента, так и между соответствующими элементами соседних фрагментов.
Система, изображенная на рис. 1.10, «первичная» матрица которой имеет вид (1.15), обладает как зеркальной (осевой) симметрией, так и симметрией вращения 3-го порядка. Матрица Т-связей этой системы, составленная с учетом зеркальной симметрии, будет иметь вид:
(1.19)
р. К
р4 Т Т
Рз° Т Т
р, К
Рз' т т
а с учетом симметрии вращения —

(1.20)
Заметим, что наличие структурной симметрии автоматически не означает наличия геометрической, размерной симметрии. Так, например, бессепараторный эксцентриковый подшипник (рис. 1.10) обладает