Комплекс математических моделей волновых механизмов с круговой формой зубьев и упругими звеньями в виде кольцевых пружинных пакетов

• Автор: Майков, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

ГЛАВА 2. ГЕОМЕТРИЯ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

2.1. Построение согласованной геометрии зацепления.

2.2. Подбор параметров.

2.3. Замена циклоидального профиля зуба круговым.

2.3. Оценка потерь энергии, связанных с проскальзыванием колес при движении.

2.4. Результаты

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЬЦЕВОГО ПРУЖИННОГО ПАКЕТА ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ С КРУГОВОЙ ФОРМОЙ ЗУБЬЕВ
3.1. Эквивалентные толщины зубчатого венца гибкогоколеса
3.2. Основные зависимости для колец
3.3. Составление математической модели кольцевых пружинных пакетов методом конечных разностей.
3.3.1. Получение дискретного аналога модели.
3.3.2. Решение системы уравнений для кругового стержня
3.3.3. Решение системы уравнений для кольца.
3.3.4. Граничные условия
3.3.5. Нагружение кольца
3.3.6. Результаты расчетов
3.3.7. Математическая модель расчета пружинного пакета методом конечных разностей.
3.4. Построение математической модели кольцевых пружинных пакетов методом конечных элементов.
3.4.1. Матрица жесткости для кругового стержня
3.4.2. Формирование матрицы жесткости для одного кольца.
3.4.3. Результаты
3.4.4. Математическая модель пружинного пакета.
3.5. Сравнение решений, полученных разными методами.
ГЛАБА 4. ПОСТРОЕНИЕ СОГЛАСОВАННОГО ВОЛНОВОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ. ПОДБОР ПРИЕМЛЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ. ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
4.1. Построение матрицы податливости
4.2. Подбор приемлемых параметров.
4.3. Динамический расчет
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ СИЛ ОДНОСТОРОННЕ КОНТАКТИРУЮЩИХ КОЛЕС ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ С КРУГОВОЙ ФОРМОЙ ЗУБЬЕВ. ДИАГРАММА КРУТИЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ И КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПРИВОДА С БЛУЖДАЮЩЕЙ ЖЕСТКОСТЬЮ.
5.1.Расчет сил одностороннего контакта зубьев волновой передачи
5.2. Крутильные колебания управляемого объекта, приводимого во вращательное движение с помощью волнового привода со случайной стохастической жесткостью.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Во всем многообразии таких задач можно найти общие черты и закономерности, а использование для создания моделей принципов объектно-ориентированного программирования позволяет создавать готовый набор программных заготовок для построения моделей и-программ любой сложности. Для успешного решения задачи создания-новых волновых механизмов необходима разработка соответствующих математических моделей и пакета программ для расчета основных характеристик. Построенные математические модели и пакеты программ позволят проводить вычислительный эксперимент для различных видов волновых механизмов, осуществлять, подбор всех необходимых параметров-до этапа изготовления экспериментального образца. К настоящему времени количество работ, опубликованных в отечественных и зарубежных научных изданиях, посвященных всестороннему исследованию волновых механизмов, составляет свыше . Среди них можно выделить работы Алфутова H. A., Гинзбурга Е. Г., Иванова МН. Иванова Ю. С., Кленикова С. С., Ковалева H. A., Косова М. Г., Крайнева А. Ф., Люминарского И. E., Рафаловича Л. Б., Сергеева В. В., Цейтлина Н. И., Шувалова С. А. и многих других авторов. Благодаря своей компактности, высокого к. Значительная часть публикаций посвящена описанию и исследованию конструкций волновых передач и механизмов на их основе [, ]. Проведенные к настоящему времени исследования по кинематике и геометрии мелкомодульного зацепления волновых механизмов дают весьма исчерпывающую информацию для их проектирования и промышленного внедрения. Большое число работ посвящено исследованию напряженно-деформированного состояния элементов конструкций волновых механизмов [, , , , , , 1. Указанные выше работы, посвященные вопросам теоретического исследования, носят ограниченный характер, в силу ряда, предположений и допущений при которых решались задачи. В настоящее время прослеживается тенденция к уточнению расчетных схем оболочки гибкого колеса и условии ее совместной работы с зубчатым венцом. Последний, чаще всего, представляется либо частью цилиндрической оболочки, либо кольцом с «размазанными» жесткостными. Собственная геометрия зубьев гибкого колеса во внимание обычно не принимается. Имеется ряд работ, посвященных исследованию контактного взаимодействия упругих элементов волновой передачи [2, , , ], что способствует решению наиболее сложной теоретической проблемы этих механизмов, а именно выявлению зависимости спектра нагрузок на ее элементы от различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Вопросам исследования распределения нагрузок на зубья колес волновых механизмов посвящены работы [5, 6, ]. Разработка надежных методов исследования сил взаимодействия упругих элементов волновых механизмов позволит повысить их нагрузочную способность и надежность [, , , ]. Германии [, , 0]. В этих странах уже осуществляется серийное производство электрических шаговых двигателей с эвольвентной и циклоидальной волновой передачей []. Однако, стоимость таких шаговых двигателей велика из-за технологических особенностей изготовления с высокой точностью циклоидальной формы зубьев колес волновой передачи. Поэтому более перспективными являются волновые механизмы с круговой формой зубьев и упругими звеньями в виде кольцевых пружинных пакетов. Пружинный- пакет [ Г обеспечит равномерность распределения усилий контакта по длине зубьев. Кроме того, использование гибких колес в виде кольцевых пружинных пакетов существенно увеличит их необходимую радиальную податливость за счет совместного деформирования всех соосных колец пакета. Поэтому такие волновые механизмы не будут уступать по своим характеристикам циклоидальной передаче. С бурным развитием вычислительной техники в настоящее время стало возможным решение многих прикладных задач- механики в области волновых передач и приводов- на их основе. Существуют мощные прикладные пакеты программ, позволяющие проводить расчеты характеристик различных волновых передач (напряжения, перемещения, деформации и т. Эти программные пакеты, в основном, созданы на базе метода конечных элементов [, , , , , ; , 1]. Эти программные комплексы, в большей степени, адаптированы для проведения-не исследовательских, а инженерных расчетов, а также для проверки адекватности разработанных новых моделей и программ расчета.