Разработка комплексного метода расчета и выбора геометрических параметров зубчатых колес авиационных передач

• Автор: Дорофеев, Дмитрий Владиславович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ АВИАЦИОННЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ И МЕТОДЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. Назначение и особенности авиационных зубчатых передач
1.2. Анализ существующих методов определения геометрических параметров
ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
1.3. Метод построения блокирующих контуров
1.4. Анализ методов модификации зубчатых передач
1.5. Анализ точных методов расчета, учитывающих микрогеометрию профиля зубчатых колес
1.6. Анализ методов расчета напряженного состояния зубчатых колес
1.7. Цели исследования и постановка задачи
ГЛАВА 2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ТРЕБУЕМОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗУБЬЕВ
2.1. Метод построения блокирующих контуров и его алгоритмизация
2.2. Метод синтеза эвольвентного зубчатого зацепления по заданной толщине зуба
НА ВЕРШИНЕ КОЛЕСА
2.3. Метод построения блокирующих контуров при проектировании по заданной толщине ЗУБА НА ВЕРШИНЕ
2.4. Методика оценки качественных показателей на области существования зубчатого зацепления
2.5. Методика оптимизации
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ БЛОКИРУЮЩИХ КОНТУРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНЫХ И ИЗГИБНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
3.1. Методика проведения исследования
3.2. Оценка контактных или изгибных напряжений с помощью графических полей блокирующих контуров
3.3. Верификация метода оценки контактных напряжений с помощью блокирующих контуров по полученным формулам
3.4. Методика выбора коэффициентов смещения с использованием поля совокупных изгибных напряжений
3.5. Численные исследования и анализ полученных результатов
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОД МОДИФИКАЦИИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С МАЛЫМ ЧИСЛОМ ЗУБЬЕВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ
4.1. Методика решения прямой задачи теории зубчатого зацепления в упругогеометрической постановке
4.2. Методика определения формы линии модификации сопряженного колеса
4.3. Определение угловой погрешности профиля
4.4. Алгоритм использования разработанной методики для модификации профиля зубчатых колес
4.5. Определение формы линии модификации с помощью известных методов
4.6. Применение разработанного комплексного метода модифицирования профиля зубчатых колес
4.7. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ ДЛЯ УЧЕТА МИКРОГЕОМЕТРИИ ПРОФИЛЯ
5.1. Алгоритм решения обратной задачи теории зацепления
5.2. Верификация алгоритма решения обратной задачи теории зацепления
5.3. Влияние микрогеометрии профиля на контактные и изгибные напряжения
5.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ НА ОБЛАСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МЕТОДОВ
Метод золотого сечения
Алгоритм поиска точки пересечения отрезков
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Введение
Актуальность проблемы
Авиационные зубчатые передачи являются одним из самых сложных узлов механизмов, как с точки зрения проектирования, так и с точки зрения технологии изготовления [85, 106, 104]. Во многих случаях для создания новой зубчатой пары и освоения её производства требуются значительные временные и трудовые затраты.
Особые условия эксплуатации - высокие нагрузки при малом весе зубчатого колеса требуют применения специальной геометрии и различных модификаций зубьев [3, 5] зубчатых колес в коробках отбора мощности и редукторах авиационных двигателей.
Практика показывает, что недостаточно выполнить расчет высокоскоростных авиационных зубчатых передач стандартизованными методами.
Зубчатые передачи многих двигателей и всех редукторных двигателей требуют экспериментальной доводки [85].
В процессе доводки изменяют геометрические параметры, такие как модуль и число зубьев, изменяют угол исходного контура, увеличивая коэффициент перекрытия.
При определении геометрических параметров зубчатых колес по ОСТ 1 00258-77 «Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные прямозубые внешнего зацепления. Расчет геометрических параметров», возникает проблема уменьшения высоты зуба [21, 14] и как следствие уменьшение коэффициента перекрытия.
При проектировании по ОСТ 1 00480-83 «Передачи зубчатые
цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет геометрии в обобщающих параметрах» могут быть получены лучшие результаты, Но возникает проблема регулирования формой профиля зуба, для получения требуемой геометрии по критерию прочностных характеристик. Это связано с

P’(Vf)}

Рис. 1.17. Определение первой производной для разного количества
точек.
Уменьшение частоты дискретизации уменьшает количество информации о реальном профиле зубчатого колеса.
Предположим, что для некоторого участка из трех точек первая производная определена с абсолютной точностью (рис. 1.18).
Рис. 1.18. Определение второй производной.
Сплошной линией показано определение производной при первом наборе значений. Пунктирной линией показано определение производной при втором наборе значений.
Однако, даже в этом случае невозможно точно определить вторую производную функции Р(у/)- Аналогично описанному случаю при определении первой производной невозможно определить не только значение, но и знак.
Таким образом, решение задач с помощью производных функций, значения которых получены по результатам практических измерений невозможно с достаточной точностью. Результаты подобного решения нестабильны и не могут быть применены для практических задач.