Конструкционная прочность соединения с гарантированным натягом по прерывистой цилиндрической поверхности

• Автор: Моисеенко, Алла Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Состояние проблемы и постановка задач исследования
1.1 Обзор литературы
1.2 Конструкции, приводящие к задаче определения напряженно-деформированного состояния соединения с гарантированным натягом
по прерывистой цилиндрической поверхности
1.3 Постановка задачи
1.4 Основные допущения, принятые в исследованиях
1.5 Выводы по главе
2 Теоретическое исследование конструкционной прочности соединения
2.1 Соединение зубчатого вала со ступицей и условия на их границах в граничных интегральных уравнениях (ГИУ)
2.2 Метод решения - метод граничных конечных элементов (МГКЭ)
2.3 Геометрические параметры элементов зубчатого вала и ступицы
2.3.1 Симметрия соединения
2.3.2 Отображение исходного контура на контур зубчатого венца
2.3.3 Зубчатый венец с эвольвентным зацеплением
2.3.4 Зубчатый венец с зацеплением Новикова
2.3.5 Отверстие полого вала
2.3.6 Отверстие ступицы
2.3.7 Внешний контур ступицы
2.3.8 Координаты середины элементов, их длины и направляющие косинусы касательной и внешней нормали
2.3.9 Преобразование координат
2.4 Условия на границах соединения в дискретной форме и важнейшие параметры напряженно-деформированного состояния
2.4.1 Пакет машинных программ «PRESS»
2.5 Результаты теоретического решения
2.5.1 Критерии конструкционной прочности соединения - коэффициенты прочности С0, Ср , См
2.5.2 Основные параметры, влияющие на конструкционную прочность соединения
2.5.3 Исследование конструкционной прочности соединения цилиндрического вала со ступицей по прерывистой поверхности
2.5.4 Исследование конструкционной прочности соединения зубчатого вала со ступицей с гладким цилиндрическим отверстием
2.6 Выводы по главе
3 Оценка точности теоретического решения
3.1 Сравнение результатов расчета с тестовыми задачами
3.1.1 Соединение цилиндрического вала со ступицей (задача Ляме)
3.1.2 Задача о равновесии части соединения
3.2 Экспериментальное исследование конструкционной прочности соединения
3.2.1 Модели зубчатого вала и ступицы
3.2.2 Экспериментальные установки
3.2.3 Результаты эксперимента, их анализ и сравнение с результатами теоретического решения
3.3 Выводы по главе
4 Метод инженерного расчета соединения с гарантированным натягом
по прерывистой цилиндрической поверхности
4.1 Разработка формулы для инженерного расчета коэффициента прочности С0
4.2 Оценка точности формулы инженерного расчета для коэффициента прочности С0
4.3 Пример расчета соединения с натягом по прерывистой цилиндрической поверхности
4.4 Возможные направления применения метода граничных элементов в задачах расчета конструкционной прочности соединения с гарантированным натягом с контактом по неполной (прерывистой) рабочей поверхности
4.5. Выводы по главе
5 Выводы по работе
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В современном машиностроении в конструкциях машин и механизмов широко применяются соединения с гарантированным натягом. Соединение с натягом, как известно, представляет собой напряженную посадку. При посадке охватывающей детали (втулки или ступицы) с меньшим диаметром отверстия на охватываемую деталь (ось или вал), благодаря силам упругости и трению, на поверхностях сопряжения возникает нормальное давление и сила трения, препятствующая взаимному смещению деталей. С помощью натяга соединяют детали с цилиндрическими, коническими и реже другими поверхностями контакта. Обладая известными достоинствами, такими как высокая точность центрирования, простота изготовления, способность передавать одновременно и крутящий момент, и осевые силы, низкая чувствительность к ударному нагружению, соединения с гарантированным натягом вытесняют неподвижные шпоночные и шлицевые соединения. Примером широкого применения в технике соединений с натягом могут служить: напрес-совка венцов зубчатых колес, посадка колес на оси валов локомотивов в рельсовом транспорте, посадка колец подшипников качения, посадка маховиков и шкивов на вал и др.
Соединения с натягом получают механической запрессовкой, преодолевающей силы сцепления - продольный метод формирования и методами поперечного формирования с устранением во время монтажа натяга: нагревом охватывающей детали, охлаждением охватываемой, а также путем гидрораспора контактных поверхностей деталей, соединяемых по цилиндрическим или коническим поверхностям. Выбор способа часто зависит от технического оснащения конкретного производства.
Основным преимуществом механической запрессовки, осуществляемой на прессах достаточной мощности, является ее высокая производительность. К недостаткам относится снижение конструкционной прочности соединения за счет срезания гребешков шероховатости и опасность схватыва-

ментов сквозная. В наших вычислениях = 30, 72 = 35, = 55, Д4 = 60, где Jll
- номер последнего элемента п-ой зоны. (Для сплошного вала Л = -А Д = 50 и /4 = 55). Количество элементов в зонах 1 - 4: 32 ~ 2 ~ !
Уз = 73 - /2 и І л = 4 ~ з (Для сплошного вала ]2=1д /з = Д3 ~ *7) )
Вследствие указанной выше симметрии и симметрии контура зуба относительно своей оси геометрические параметры его в точках іп и іЛ правой и левой половин сектора, соответствующие одному зубу (например, первому) зубчатого венца также симметричны относительно оси этого зуба. В соответствующих точках іпг и ілг сектора £-го зуба геометрические параметры равны таковым в точках іп и іл , повернутым вокруг центра соединения 0 на угол фг , где
Фс=2тт(С-1 )/г. (2.35)
Таким образом, условия на границе (2.5 - 2.9) удовлетворяются для всего соединения, если они удовлетворяются для одной половины (например, правой) одного сектора (например, первого) соединения.
2.3.2 Отображение исходного контура на контур зубчатого венца
В современной технологии формирования контура зубчатого венца (ЗВ) господствует метод обкатки, важнейшей составляющей которого является исходный контур прямого зуба рейки (зубчатого венца с бесконечным числом зубьев).
При обкатке (рисунок 2.7) обкаточной прямой исходного контура (прямой смещенной вниз по отношению к начальной прямой на величину хт, где х - коэффициент смещения исходного контура, т - модуль зацепления) по делительному диаметру <3 ЗВ, исходный контур ИК отображается на контур зубчатого венца ИК'. Отображение ведется с использованием основной теоремы зацепления - теоремы Виллиса: нормаль к профилю в точке контакта проходит через полюс зацепления.