автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Комплексное обеспечение точности автоматизированного производства зубчатых колес

госудлрствшш ношет росскжкоя евдкрации го

наукх, ньсшея птга х тюшнчвскш пошита

МХКОВСКИЯ СТАНКОЙНСТРУШСГАЛЬНаа ИНСТИТУТ Ga пргзах рукощхп

АРТЕШВ ИГОРЬ тпсггсоч

ш с53. б12-б2: 621. 03а 1.03-107 04а 3

штт'аюг обэсгечшк точности

ЛГГС1\ТШ!!?02Л13ЮГ0 ПРОИЗВОДСТВА ЗУБЧАТЫХ ЕОПС

Спэщгизгосп: Об. 13.07 - Аэто^огкзацкя гохпопзтггсюз

ПрОЦЭССОЭ 8 ПРОГЛЕОДСТЗ.

1Ь=шострозкяэ.

abtofssspat дкссзртации ка сопскаякэ уокоЗ стогока доктора тегамческах вале

tocKsa 1S02

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени станкоинструнентально* институте.

Научный консультант - доктор технических наук профессор Митрофанов В.Г.

Официальные оппонент -доктор технических наук,

профессор Косов И.Г.

доктор технических наук, профессор Никифоров А,Д.

доктор технических наук.

профессор Пуа А.В.

Ведущее предприятие - завод "Пензмаа"

Завита состоится 19 ивня 1992 года в _— час_____мин.

на заседании специализированного совета Д.063.42.02 в Московскск ордена Трудового Красного Знаыени станкоинструиен тальноы институте по адресу: 103055, г.Москва. Вадковский пер,,3-а. тел.289-43-16.

С диссертацией «о«нв ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан " " пая 1392 г.

Ученый секретарь г

специализированного совета Д.ОЬЗ.4^.02. ¡/Г.Д.Волков

УП

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение эффектности машиностроительного производства в значительной степени пределяется как совершенствованием существующих технологий, так созданием новых производств, где вопросы достижения того шш ного фактора, определяющего важнейшие эксплуатационные характе-истики рэвагггсп комплексно, от стадии проектирования до оконча-ельного изготовления, на основе использования систем автомати-ироваяного проектирования САПР и гибких производственных истом ГШ .

В полной мэре это относится к зубчатым передачам, которые злятся наиболее трудоемкими и сложными, и в то » время весьма гспространенныш и ответственными деталями различных югаш и зханизиов.

Вследствие незначительного количества специализированных »дприятий по изготовлению передач, 701 из них изготавливаются одними и мелкими сериями, что делает проблему автоматизации гих производств весьма существенной.

Основным показателем качества иэхаиообрайотки, достижение и !еспэчэние которого вызывает ншйольше трудности и затраты в юцессе производства, является точность. Острота этой проблемы феделяется тем, что многие практические валшыэ задачи точности •Счатых колес от успешного решения которых зависит и стоимость : производства до настоящэго времени не решается комплексно, в леи, от стадии проектирования до окончательного изготовления.

Соответствие передачи своему служебному назначению, во многом юдопредедяется правильности выбора степени точности и после-шрго обеспечения ее получения в процессе изготовления.

ГЬэтому, в условиях автоматизированных производств, особенно обходимо на ранних этапах проектирования обосновать выбор

степени точности изготовления, с учетом условий эксплуатации,а также получать точностные требования к гбоматро-кинематическим параметрам технологического оборудования, т.к. именно на этой стадам закладывается 75... 80Х точности.

Это дает возможность выявить такие технологические процессы при которых эти параметры получаются и определить комплекс рациональных мероприятий по их метрологическому обеспечении.

При атом необходимо, чтобы система измерения гарантировала изготовление зубчатого колеса с необходимой точностью, т. е., чтобы после окончания обработки не требовалось бы измерять готовую деталь. Следовательно, средства измерения должны нести в себе качественно новую функцию - служить для предупреждения появления брака.

Все зто указывает на то, что проведение исследований, направленных на комплексное решение вопроса обеспечения точности автоматизированного производства зубчатых передач, формируемую на всех этапг :, образующее сквозной цикл от стадии проектирования до окончательного изготовления, определенным порядком взаимэ-дейсгвущих для достижения заданной цели, является весьма важной и актуальной задачей.

Актуальность комплексного обеспечения точности автоматизированного производства зубчатых колес подтверждается включением разделов этой работы в комплексную программу научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ высаздх учебкьа заведений по созданию и освоению ГШ"Прогресс-90" действующей на основания постановления ГКНТ за К 555 от 30.10.85.

ие<ии!и ял ^^мон^оапп Л Л£«ЛС1иА ииомолл? иигШх!

комплексного обеспечения точности автоматизированного производства аубчагьве колес, путем установления функциональных связей изаду этапами проектирование-изготовление-эксплуатация.

Объектом исследования является процесс производства цялиядричэсхих зубчатых колес.

3 ос. новныи задач а и диссертации относятся: комплексное решит вопросов обеспечения точности и их взаимосвязь ва всех этапах производства, ».»делтрованиэ динамических процессов з зубчатых зацеплениях с учетом реальных условий шсса-яуатадш, управление динамическими процессами кокструкторско-технологичэскиня штодами и отыскание оптимальных путей снижения динамического проявления кинематической погревности, установле-ш» функцконадьных связей иелду погрешностями, вознакаощиуи в процзссэ изготовления зубчатых колэс и их проявлением в динамике, знажз, систсзьгатиэацкя и классификация количественных и качест-■:ж,п:х ЕЗаЗйОСЗЯЯЭЙ источников возникнозония погрешностей с тзоптро-ЮТ1;о!«ат!!»5эс:ем1 параА'.отрг'-.и технологического оборудоаа-яя, зютяэявэ тташряеия паргчзтроз а создание системы обоспо-чэзкя точности изготовления, отигкалиэ я оценка рационалаиых етпструзггорско-тэхтшгичасккх рэпший па ранней стадии проокгя-розаяяя, разработка орягияальшс алгоритмов и к-етодяка создэгоя згапзртпсй с.':с?о:.а комплексного сОеспочеши точности.

Н э голы и с с л э д о а а а я я. калеке исследозаниЯ глизвкаэт ьэтода ттекатичвекого иодадарования, тооряи колебаний, процессов, тоориз зубчатых зздепдаявЯ, теории иногэста.

Вяучэдая тэорэтичзехиэ результат прбнэрялясь экссерамэн-тгл&кэ на стэяда специальной конструкции, иоззшяюззэи проиэво-ЯЯ2» :ч<У9р<зит погрэгдюстеЗ зубчатых :«шс з кзазистатичэских услозшх п з динаиичэскэи рвиикэ.

Л а у ч I! а я и о з и з з а проведенных исследований 1жаочаатся з слэдукцих положениях:

1. Устзлозлекы причинно-следственные связи шяду этапами

проектирование-изготовление-зксплуатация зубчатых колес

2. Разработана математическая модель динамических процессов губчатых передачах, учитывающая как параметрические так кинематические источники возбуждения, разрыв контакт между зубьями и удары как "прямыми", так и "обратными профилями, позволяющая ка стадии проектирования по измене нию кривой динамического проявления кинематической погреи ности оценить поведение колеса в эксплуатационных условия

3. Установлены функциональные связи между погрешностям возникающими в процессе изготовления и их проявлением динамике.

4. разработана методика оптимального получения динамически проявления кинематической погрешности констругсгорскс технологическими методами.

5. Par 'абогаиа методика определения требований к геометре кинематическим параметрам технологического оборудования i изменению кривой динамического проявления кинематичесга погрешности и на основе анализа ее спектрального состав;

6. Установлены количественные и качественные взаимосвя; источников возникновения погрешностей с нормами и показ; тедями точности зубчатого колеса для зубофрегерованю губодолбления, зуСострогания, зубошебингования и эуОошп Зевания.

7. разработана многоэтапная система измерения эугвтыг коле(

8. Разработана организационная многоуровневая структура С№ теш комплексного обеспечения точности.

9. Разработана математическая модель структурно-параметриче* кой оптимизации системы комплексного обеспечения точное автоматизированного производства зубчатых колес.

10. Разработана методика создания экспертной системы кокплею ного обеспечения точности.

Практическая ценность. Полученные резуль-аты позволяет устанавливать степень точности зубчатого колеса с четой из ¡¿знания погрешностей в условиях эксплуатации на этапе роектирования.

Разработанная методика определения требований к геометро-кнематическим параметрам технологического оборудования способс-вует обоснованному выбору конкретного варианта обработки.

Установленные количественные и качественные взаимосвязи :точников возникновения погрешностей с показателями точности ¡тбчатого колеса позволят обоснованно выбрать комплекс его араштров, которые целесообразно проверять при данном способе Зработки.

Разработанная многоэтапная система изшрения зубчатых колес Зеспечиваат обоснованную периодичность изшрения комплекса роверяеьгых параштров технологической системы.

Разработанная система координатных измерений заготовок зубчатое колэс позволяет обеспечить требуемую точность и течении :зго технологического процесса, за счот своевременного внесения эррэкций в систему ЧПУ станка

Результаты динамического моделирования могут быть использо-1ны для уточнения ттодт геоеттричесгсга и прочностных расчетов ¡гбчатых колес.

Осеовнш теорэтическш результаты работы югут слуялть осио-з9 яри разработка систем тшлешшго обеспечения точности зоизеодстез зубчатых колос с непараллельный расположением осой пространстве, а такта для других классов деталей машин.

Реализация результатов работы, »зультаты диссертационной работы использованы на ряде предприя-!й путей создания систем обеспечения точности при автоматизации юизводства, а такта путем использования разработанных иэтодик алгоритмов при проектировании зубчатых передач в механизмах и

ыагкнах.

На предприятии Н1Ю "të>imiя", г.Хйсгаза, внедрена стает обеспечения точности обработки ка токарвьа ставках с ЧПУ.

Еа ПО "ПепзтекмсШ", г.Шкза, вшдрэЕа систем кодазржаша точности обработки ка стааках с ЧПУ.

fâ гаеодз "Шнгтексталыгаз'* внгдрзнг. скстеиа кзшлзкскогс обеспечения точности ЕроЕЗЕаепЕа губтатЕл: ко лас.

йз взводе "ш.ЕКЕсксбгыаз" вдадрева штодшса- секшекй дйез£2-

чесшго ПрОЯВЛЗКЕЗ КЙИЭ12ГСТВСКЗЙ ВОГрвШЮСТИ К0Н£Д*РУК£'0РСШ5-

тегксшотгаскЕШ изтодямгс.

¿пробгцБЯ работы. Ockoeiîis пгышэв&г», Еигода t результаты дкссертадазкой ре&яи докгадазалигь с еСсрхдааась ш к-евдиарсдЕсьс имфэрзвдззк "йзрсиекгЕЕЫ и кокг-

•раля зубчатых колес** С г. Ерайсвг, Рушшй, 1386г. ), "TO-jesths ишиегюг- скош-института "Трайгг Еуйа" ( г. Тиышгоара, ВДошт, 1890г. ), Егесошкой конференции "Несутся способность к кзлзггш •зубза-.ш: пэрвдакс к рвдтсгораг низин" С г. imszrCxG, 1Й55г. ), Всвссавагдс кэдчно-техничеснои секгшаре "Шиг ргбиш во сизине пума и пдошшшс ЕздгжЕВста срк ссадзгжи и зассплуатавди технологического оборудования** С г. Шезз, 1282г. ), зональных конференциях: "Техшаагйчгкжав сбесшчзшш автоматизации производственны ерзщзгссг"" ( г. Орей5трг, 3SS3r. ), "Цилиндрические передачи i арачгашя aySbsiaT С г.Хургая, 1983г. ), "Снилэние (йеташгоемкост! ауСчзтьа: сэредачк редукторов" ( г. Свердловск, 1984г. ), "Рацио-взя&езя эксплуатация к инструмэнтообслутаваниэ станков с ЧПУ ] ГЖ < г. Шнза, 1989г. ), "Автоматизация технологического проек тирования" ( г. Шнза, 1989г. ), "Автоматизация технологическоп проектирования" ( г. Пэнза, 1991г. ), "Вопросы обеспечения точ ности мапкностроителькых производств" ( г. Пенза, 1992г. ) зональном семинаре "Обеспечение точности механической обработк в автоматизированном производстве" ( г.Пенза, 1990г. ), научно

ехническйх конференциях Пензенского политехнического института 1981 ... 1989гг. ). научно-техническон совете Мосстанкииа 1989г., 1992г. ). кафедре "Автоматизация технологических 1роцессов" Мосстанкина ( 1990,. Л 992гг. ).

П убликации. Результаты исследования опубликованы ! 40 работах.

Структура и объех работы. Диссертация :остоит из введения, вести глав, обчих выводов. списка литерату-)ы 188 наименований, прилоаений, содеряадих программы расчета и юделирования, документы о внедрении. Обдий объеа работи содер-зит 226 страниц яаяинописного текста. 75 рисунков и 20 таблиц.

СО/ШРМНИЕ РЛБОТИ

Введение содернит в краткой форма излозгние научной новизны, практической значимости диссертационной работа, перечень основных задач и половениа наносимых на задитц.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ( раздел 1 )

Трзбуемая точность зубчатого колеса зависит от аногих факторов и формируется на зсзх стадиях производства начиная от проектирования и кончая финианкаи методами обработки.

Вопроса« точности зубчатых передач и изучения влияния погрен-иостеЯ изготовления на их эксплуатационные характеристики посвящены работа: Э.Л.Ййрапетова, Л.А.Архангельского, Б.Д.йфонского, 3. Б. Булгакова. Н.Д.Генкииа, В.Г.Гущина, Н.Я.Калазшикова, Й.Я.Кудинова, Л.й.Кудрявцева, Г.Ю.Кояевникова. Г. А.Лившица.

Е & Маркова, Д. К Рештова, Б. А. Тайца, К. С. Серова, X. Опитца, И. Еоллянгчра, Ц. Боша, Сейрега, Хаузера, Я Таллина, Уонга, Атпк и других.

Анализ литературных даных показал, что в исследованиях точности зубчатых передач учитывались закономерности образование погрешностей, их проявление в эксплуатационных условиях, связ! между периодической ошибкой изделия и проявлением ее при работе в виде шума, вибраций, динамических нагрузок. Подобный подхо; способствовал Солее полной оценке эксплуатационных свойсп зубчатых колес передачи, а также установлении прямых связей можду погрешностями и источниками возникновения этих нeтoчиocтeí в технологическом процессе изготовления зубчатых колес.

Однако, имеющиеся данные взаимосвязей источников возникновения погрешностей с геометро-кинематическими параметрами колесе разрознен и носят несистематический характер, не учитывал соврэиеншю тенденции развития производства. Все это делает яевогиоиным их использование для: установления норм точности нг элементы зубчатого колеса по аналитическим зависимостям межда ошибками технологического процесса и погрешностями параметров зубчатого колеса, обоснованного выбора комплекса параметров колеса, которые целесообразно проверять при данном способе обработки, назначении периодичности измерения этих параметров на основе изменяемости их во времени, т.е. для создания системь контроля в автоматизированном производстве.

ГЬд системой контроля в автоматизированном производстве следует понимать выбор объекта измерения, объем проводимых измерений, установление цели измерения. Креме того, средства измерения зубчатых колес долдаы нести в себе качественно новую функцию -служить для предупреждения появления брака и обеспечивать точность во время всего технологического процесса изготовления вместо фиксации уровня качества.

В условиях эксплуатации, под действием внешних сил в передаче

¡роисходит деформация зубьев, т.о. зубья отклонятся от своего гарвоначального положения. Эти отклонения, а также неточности изготовления и монтажа, температурные деформации и переменная четкость зубьев вызывают неравномерность вращения. Такая'зубчатая передача представляет собой колебательную систему, источники юзбулдения которой носят как параштрический, так и кинемати-шский характер. Ранее проведенные экспериментальные исследова-[ия показали, что с увеличением скоростей вращения и нагрузок, |ри оценке колес по комплексному показателю - кинематической югрэшности, ее значения увеличиваются по сравнению с квазиста-'ичэскию! условиями измерений в среднем на 60Х. Все это делает [еобходгажы, на стадии проектирования, при помощи моделирования юуцэствить выбор степени точности изготовления, учитывая дина-атеискио процессы в передаче, а такжэ получать точностные требо-1ШП1Я к определенным паразитраи колоса.

Кэ смотря на многообразие отечественных и зарубемшх исследо-;аний в области зубчатых пар, они ши в основном по двум направ-тияи. Первое - это наделение принятой модели свойствам, вобходимыми для анализа конкретных динамических явлений

например: только параметрических явлений, или кинематических ). Пород попытка обоОгригл всох явлений п одной модели, но за счет прощэния отдельных составляющих ( например рассмотрения таст-ости как постоянной величины, или сведения ошбок в передаче к огрешностяи шзгоз зацепления и т.д. ). Все это указывает на ообходимость разработки такой модели зубчатой передач!:, которая о всей полноте учитывала Он параштричэскда и кине^тичееккэ влеиия, а тасга возможности размыкания зубьез и удар ко только прюллт", по и "обратим.«" профилям!, т.е. наиболее полно оотвзтетаовала реальным условиям эксплуатации.

Для кокплэксного решения вопросов ¿армирования точности на сех этапах получения зубчатых колес необходимо создание системы беспечения точности их производства

Системный подход к вопросам проектирования автоматизирования производств определяется в значительной мэре возможностям вычислительной техники. Шпыгки создания единых систем проекта рование-подготовка производсгва-изготовление имели место, начиная с 70-х годов, Дроведенный анализ показал, что подобкыэ сис1 теш не решили полностью проблемы интегрирования отдельны злэшнтов гибких технологий в единую систему, ■ что объясняете постоянным и планомерным наращиванием сложности решаемых задач В настоящее время реальной основой дальнейшего развития автома гизированкого проектирования могут стать зкспертныз систеш. К использование даст возможность разрешать в автоматическом рехз» возникающие в мапиностроении проблемы на уровне высококвалифици рованного специалиста-эксперта в предшткой области, а тага позволит повысить интеграцию производства на системной основе.

Важность задачи создания автоштизированных производст выдвигает необходимость разработки методов целенапрвленнох проектиро ания оптимальных технических решений систем.

При постановке задачи обеспечения точности производства зу( чатых колес основной целью ставится разработка методов оптимаш кого проектирования, которые должны обеспечивать взаимоувязали! решение на математических моделях комплекса организационш технических задач, позволяхщих анализировать всю совокупное' главных факторов и получать множество допустимых решений п; проведении шгаговариантного проектирования на ЭВМ.

К работам, содержащим современную формальную постановку зад чи синтеза оптимального дискретного техпроцесса вообще, а так основы для авгоштиз1фованного расчета и конструирования зу чатых колес, в частности, следует отнести исследован Гораиского Р. К., Капустина Е & , Кирдяшева Ю. Н., Левина А. И кэльникова а 3., Митрофанова В. Г. , Шгтрофанова С. Е , Пратус вича Р. Я , Р» иегова Д. к , Солокенцева Ю. М., Цветкова В. Д., Че/ шова Е Е,, Щаца а Ю., Эстерзона 11 А. и других.

Несмотря на большое количество исследований, проблема постановки задачи оптимального проектирования в системной варианте, которым является автоматизированное производство, все ещэ не достаточно изучена.

Здесь необходимо учитывать, что точность является тем параметром, получение которого является обязательным условием достижения качества. Поэтому попытки нахождения оптимума между точностью и каким-то другим критерием, например стоимость!! является методологически ошибочными. В этой случае задача оптимизации должна быть направлена на отыскание оптимальных путей как конструкторского, так и технологического плана достижения точности при минимизации затрат. Т. е. в качестве критерия будет выступать не сама точность, а пути ее достижения.

Таким образом при ре пиния задачи комплексного обеспечения точности производства зубчатых колес в качестве критерия эффективности следует принимать стоимостной фактор. 1£таимизация затрат будет достигаться за счет выбора опт ¡шального пути достижения точности на всех этапах производства зубчатых колес, где это трэбуется.

Ш основании вытэнзлоиэнного з работе были поставлены и решены следующие задачи:

- создать систему комплексного обеспечения точности производства зубчатых колэс, вшпочашуп полный сквозной цикл от проектирования до изготовления с разработкой эле^-еятов базы данных и базы знаний для экспертной системы;

- разработать иэтодику выбора оптимальных параметров системы комплексного обеспечения точности производства на основе взаимодействия этапов проектирование - изготовление;

- разработать динамическую ьгодель зубчатой пары, отвечающую реальным условиям эксплуатации и позволяющую выявить точностные требования к определенным параметрам колеса на этапе проектирования;

- 1С -

- систематизировать источит® возникновения погреЕностей изго товдакия, а таккэ установить колзпгасктзанньв в качественны взаимосвязи геодатро-кикеыатичэских параметров техкологичэсга го оборудования с показателями точности зубчатого хогэса зависимости от вида эубообработки;

- разработать программно® обеспечение системы комплексного обсс печения точности производства зубчатых колес.

ШДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАШЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗУБЧАТЫХ ГЕРВДАЧ&Х ( раздал 2 )

В соответствии с цэляш настояцзго вссяедования зубчатая сэд представляется, как совокупность упругоевязанных жестких авень£ где взатаодействие колес подобно колебания маятника на прузшгс Такая екг -аш со еосредоточешиасз тараметраш будет явдятьс источникам параметрического и кинематического возбувдэикя ш батхй.

Принятая математическая модель губчатой нары описывазп системой уравнений:

-

СН -п, "1,2-Ь-Ъ

•• . (1

где И и - моменты, действующие со стороны системы содерд данную дару,

Л - сила взаимного влияния колес друг на друга, , - моменты инерции колес,

радиусы основных окружностей колес, . у). - силы вязкого трения, тормэзяаде врааркия колес и лииейнозависящиз от скорости вращения . Иыэщийся в зацеплении зазор принимается состоящим

хэстоанной части и перзизшгаЗ, определяемой ¡апгештпчгской огреивостьв по "левый" - н "правым" - профите

Координаты углов поворота ^ п введены таким образом, то если величина

гг1г-0) ■ (2)

о контакт шаду эуСьяыи отсутствует. При наличии рассогласована углов поворота Еэдугрго и ведомого зкзпьев контакт возшхвн интервала:

~2 'Ьг^ё < + Ъг„ ( 3 )

мход за границы интервала свидетельствует о кастуллзига? дефор-ацвп зуйьэв - 3. Для касшшя по "щипан*" к "сбратпш" профяяяы, натапга дефоркщпн Судет отличаться зшяш.

Шроштрпчзсюэз возбугдопта обус-гавдггзэтся лзеггостяэ уСьоз - С, вкютвазгй игсткоиь упругой связи аубчгзых «ззлэс упругость ауОьоа я тйл зубчатых га^эс, упругости кослялгаго £Ш !ГЭЙД7 зубьяш ), поршгэшуп по вьсото взсггсссть пары ецзп-игрхся гамтс, а тагса гзсткосп яерэдзчн зз счзу езюяошл телп зубьев при одно- я даухпарком эоцэшэкпн. В огон служил

I ШС $ ( А )

?э К - гозф&щгзпт дзии^яровалпя, щяпятстврг^а скорости пзш-

пэшп

Вводится фушщет для определит пзстгаостп поддата га счзт ИГЭ1ГЭНПЯ тага пар иоятакгирувтзис зуСьоз. Посла цэсдзннет нзтешиичеекпх прэобразований получай сЕстоиу

- 16 -

уравнений ( i ) в виде удобной для ревешш на ЭШ:

Ц»д8агаешя модель s силу умеиыаши деыпфгзровашш в юш выхода syöisB zs коотагсга дает болыцув вероятность рагшканв зубьев и бом>т@ эначэюда гшнзштнчесяой логреяностя. Во срама ввю с традздкэяЕШЯ подходам s принятой модели в величина лес? кости, s велгпкна козйкцдакта деш|крашнш учтены как дерем» нш. Крош того услоднена про!$эдура шговдзюш дшгаштаскс нагрузки иг-аа переменкой насткости зубьев.

Дик часяэшюга роевник скстзш уравшкяй ( 5 ) методом Рунп lyîra с нерекэшш eetoís бша составлена программа та авш TurboPASXAL с адаодои информация символьном в гра&гегском pes мах, Pear ьтвты . чзежэяеого решнш представлена s еэдэ двагра юш&еанчзсяо® шгрзшэстш га ее проявления s дшшввгз ! pscpjss S.

Дшгажчзсгкз кро^ееи нровсжодаЕрэ s зуй«шда г&цэнгзгаЕг оц нк&глжв по msâssssm тшлзкстато иоказаталя, агйЗолзе пал ха{>аш;эрЕзухврго точность карзй&ча враг^юш от Евду^эго ваш вадоюцг - кжзшгшггсгео® вогревщзст Сразивнка йроезеодклэ да snmemÈ rasesaarншаео® кограшзств s квазнстатичзскш: уел Bess С условиях прЕблгшэкши к статическим, для которых st шказателй точности нормируется ГОСТ 1643-81) с ее проавленвэь дщг&мжа.

Дга проверив адекватности яршшй шдзля реальные уывш эксядуатацив было произведено сояостаалэш© результатов 4hcje ного шдеяировашЕг с эгеспервмэягальншя данншн по йсслидовш изшЁвнмг кинештичэскоЁ погрешности дод действием рабе нагрузок в скоростей ара^знш, полученных ранее на сяадаалы

ДИАГРАША. КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПМТНШОСТИ (а) И ЕЁ ПРОШЕНИЕ В ДИНАМИКЕ (<5) ПРИ М^ЮОНм Исо^б^с Zf= Z,a 32, m « 4мм.

а)

1)

» «miv.Tiit« с > rrjr [ I I 6 I I I i'

' • ........." ï,l! ' a:i í I y.iif'jii fJilli Г t lililí

! I ' I I ' i I I ! I ä I I I I I I I

lili I I I

I I I I I

I I I I I

1 I 1 I I

.И

I I I I : i

i i i i i i i i

i i i i i i i i i i i i i i ...

i i i

Ряс. I

стенде. Метрологические характеристики стенда и аппаратное об? печение допускают использование его для измерения кине«атичес> погрешности в квазистатическом условиях,а также под воздейств! переменных рабочих нагрузок и скоростей вращения.

Графики полученные по результатам сопоставительного аналк представлены на рисунке 2, показывают, что имеющиеся 15. ..< расхождения результатов численного моделирования и эксперим* тальных данных допускают возможность использования приняв модели для исследования динамических процессов в зубчатых пе] дачах.

Были проведены теоретические и экспериментальные исследоваи динамики легконагруженных передач для определения влияния раз) каяия зубьев и ударов "обратными" профилями на зксплуатацион] характеристики. Исследования показали, что если легконагружен] Передача, изготовленная с требуемой степенью точности, кото] оценива*~«ь по нормам кинематической точности или плавное работала "обратными" профилями, то истинное значение проявле] кинематической погрешности в условиях эксплуатации более че| три раза превышает установленное значение для данной степ точности.

Это позволяет сделать вывод о необходимости определе: такого сочетания диапазонов нагрузок и скоростей вращения , каждой конкретной передачи, при котором исключается возможно: размыкания зубьев и ударов "обратными" профилями.

Результаты проведенных исследований позволяют заключить, представленная математическая модель позволяет с достаточной практики точностью описывать динамические процессы в зубча передачах.

lus5

! i I

\ 4 -V Чч V-

\ \ 1 к

vy Si

"Vi ' n

§ & s»

Î<J «о

«v

«

\ ч \ ? «S

я \ \ \ l

\ ê с

к л <ч

1 4 \ •

N Л'

ЁГ

s»

сз

"n £

d4

и g-

I

О

a

ш

8 M

я

&

i

<1

«Й» ja>

^ S»

УПРАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТЬЮ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ( раздел 3 )

Наличие связей кинематической погрешности в квазистатичаски: условиях с ее проявлением в динамике позволили установить, что з условиях эксплуатации происходит снижение точности зубчатого колеса Это вызывает необходимость определения области рационального применения аффективных конструктореко-технологичэских методов управления точностью по изменению динамического проявлена кинематической погрепности на стадии проектирования.

Biso исследовано влияние переменной жесткости при переходе сл одвопарногс зацепления к двухпарному. В разработанной динамической шделе ( раздел 2 ) переменная жесткость шжзт задаваться i ввдэ синусоиды, что соответствует плавному поресопряжэнк, или i виде кусочно-постоянной функции, характеризующей кроьзочный уда! при входе зубьев в зацепление.

Исследования показали', что скачкообразное изменение ksctkocti ааделления, соответствующе гаданию жесткости г виде кусочно-постоянной функции приводит к'резкому возрастания дииааичвскю нагрузок, фи некоторых режимах наблюдался разрыв контакта t удары "обратными" профилями. Ешсте с тем плавное изменение жесткости вызывает увеличение проявления кинематической погрешности в пределах одной степени точности. Исследования проводили« для колес с различные модулем, числом зубьев и для различны: условий эксплуатации.

Установлено, что если значэния динамического проявления кинематической погревшости при задании лесткости в виде кусочно-постоянной функции выходит за допустимое для данной степей точности, то ее сшдаэкш обеспечивается применением безударного зацепления, т. е. при плавном изменении жесткости. Это достигается, например, применением различных видов профильно« модификации.

Было экспериментально .исследовано несколько видов профильной юдификации ( рис.3 ). Исследования показали, что снижение раз-¡аха динамического проявления кинематической погрешности для аждого вида модификации различно. Причем, наибольшее снижение |азмаха динамического проявления кинематической погрешности на 20 X ) наблюдалось при использовании модификации по головке I ножке зуба.

Для исследования влияния жесткости соединений зубчатых колес ;а изменение проявления кинематической погрешности были проведе-:ы эксперименты с присоединением дополнительных масс, что оответствовало увеличению жескости обода. Установлено, что вменение массы в 2 раза не оказывает заметного влияния на динамку зубчатых передач- Увеличение массы в 4... б раз приводит к начительному увеличению динамического проявления кинематической огрешности. Дальнейшее увеличение массы приводит к ослаблению нтенсивности ее воздействия на динамические процессы в зацепле-ии. Причем, влияние массы более значительно при ступенчатом вменении жесткости.

Проведены исследования влияния демпфирования на динамические роцессы зубчатого зацепления. Были установлены диапазоны значе-ий коэффициента демпфирования, соответствующие отсутствию смази, ыаловязкиы, средневязким и вязким сортам масла, для иссле-уемых колес. Получены зависимости для определения диапазонов оэффициента демпфирования в зависимости от геометрических и нерционно-жесткостных параметров зубчатого'колеса

Исследования показали, что с увеличением коэффициента демпфи-овакия происходит снижение размаха кривой динамического прояв-екия кинематической погрешности. В ряде случаев снижение разма-

с» гьумшии ,цил съмшч.с с и чу^/лвиъпил л/ллсмаи ичоиЛиЯ Ни! рУиШии ГИ

следствии ■ увеличения коэффщиенга демпфирования равнозначно

¿ЮАпим^ 1ЮМ9Попни л\ои 1 гчии л «; ооЩоимотм!

Т.е. при определеннных ежиках эксплуатации динамическая точность ^модифицированных

ШЙНИЕ ПРОШШЮЙ МОДИФИКАЦИИ НА ДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ШЙЯШЧВСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ

6,25

1г Бог кодификвпкк

2 - модифякашш по головке зуйя

3 - модификация по головке и ножке зу<5а

Рис. 3

поредач при использовании повыгаипой вязкости соотвествует

динамической точности пэредач с модифицированным профилем при признании колозязких масел.

Сложность и неоднозначность динамических процессов, происходящие а зацеплении, позволяет сделать еызод о необходимости использования динамического моделирования на стадии проектирозз-Ш1Я длл обеспечения заданной точности при эксплуатации. Для по-лучзпил требований к точностнкл параметрам зубчатого колоса дано обоснование необходимости принэиенш, наряду с оценкой разиаха дешшдичэсгаго проявления кинематической погрешности, анализа еэ талдитудио-частотного состава. Для -шатаза !яэгэт бить лрт^омо:! как аппарат разложения з ряд "Лурье, тгк и теория случайных процессов. Критерием прпненэшя того шп :п:ого подхода слу~!гг процентное соотнокшш дисперсия случайной и поркодпчэской составляю«?« э обпэй дисперсия суюзрпого иогэбшшя, получзявой б рзоужтптэ описания ;фл?.оЛ ¡ап1аиат1гсгс1?ой погроггюсти супоргю-зицпеЯ синусоидмъшго закона и порг-'элького расяродэхзппп.

Обработка диаграид дяизштаского проявлгшкя кикокзтичэской погрэппостп с нспользовашгам споетралыюго пизлипп показала, что разшха, оо тялотудко-частота состле »язиэг отличаться. Это р?534ич5» зоэюяпо как по гааштудо, так и по чистоте, в япзйси-иости от щиюяшяошго «этода сшвэяия рпш,пха диаамачэского проявлошга ¡етг.эютичэскоЯ яогрэшюсти ( рис. <1 ).

На основании пропсдзиши исслэдояанкй (Зила разработка ьято-дгеса вьйорп пут эй енклшпя дияалтсэсюто проявлэжш шягаматичес-ко.1 погрешности и определения требований к точностным парщ<!этраи зубчатого колеса.

диаграша даиАмютскаго проявлшн кинематической

ПОГРШНОСТИ И ЕЁ СПЕКТРАЛЫЫЙ СОСТАВ

ti) кесткость задана в виде синусоида KVTOO.O

i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i » i ( i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i » i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i

Рис. 4

СВЯЗИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕЖЭЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ ТОЧЮСТИ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА ( раздел 4 )

Возникновение погрешностей губчатого колеса, в общем случае зависит от сочетания погрешностей технологической системы, используемой для его изготовления.

Для установления взаимосвязей погрешностей параметров зубчатых колес с причинами их появления была проведена систематизация источноков возникновения погрешностей цилиндрических зубчатых колес в отноиении аубофрезерования, зубодолбления, зубострагания, зубооевингования, зубошшфоваиия червячным абразивным кругом, двумя тарельчатыми кругами, конусным кругом и для шлифования по методу копирования.

При систематизации использовалась частично классификация ошибок, предложенная Тайцем Б. А. ( для погрешностей от производящих поверхностей инструмента ). Все источники погрешностей при систематизации были разделены на погрешности заготовок ( погрешности установок и наследственные погрешности ), станка ( геометрические, кинематические и погрешности, возникающие вследствии реализации движений формообразования ), а также инструмента ( погрешности установки и погрешности его производящих поверхностей ).

Качественные и количественные взаимосвязи источников возникновения погрешностей с параметрами зубчатого колеса устанавливались на основе анализа многочисленных исследований. Анализ проводился в отношении тех параметров зубчатого колеса, которые могут быть использованы для установления взаимосвязи с параметрами технологического процесса обработки, а также для выявления специфических эксплуатационных показателей.

Для формализации задачи комплексного обеспечения точности производства зубчатых колес все используемые формулы были сгруп-

шрошяы к обозначены буквами латинского алфавита. гдэ

взат&сЕяэь устанаашзшшсь на осиовз допуска - указывалось его обозгащзюю. ш всей видан зубообработка сведены в

спецвЕшно разраВаташш таЗяавд. Б таблицах по вертикала расположены погрешности геоштро-кгшэкшргзскшг яараштров технологического сборудошш в соответствии с проведанной сястешгпвацет! кстошжшз шгрзшостай. Ш горетояташ расяохогзяы показателя точности с разграниченном го кинзкатычосгсоЗ точности, шэзжзсти, пятлу контакта и боковому зазору. ЕЬ шщднтичзскш задксгшостян ¡йзяду погрегггостнй! геогатро-кшошгячзских лараьзтрш тзхнохо-гячзсюто оАорудеашш я погеазатолии точности зубчатого колзса •усташшгшшися корш точиостз на сгасшты зубного колеса. Щш этом возшяю ограничиться слодущагк трахштразг. пшюалэншй погрэшгастья еага квлзс& - ррг , радпадыгш биенши зубчатого локцз - Ргг , галабшшы дтш сбарй ыор)лш1 колеса - ,

г

тяэвапкои иэиэрптшюй ШР а а оборот - пг , погрэшнсстьэ с0;5ата тсэса - Рег , цшшнаской пограыгостьв зуСщтй частоты а передача ~Лгоп логрзваостш дрофщш зуба - , отзшшшеэи сага - fj.tr , ояшшэшкш гага зацошгзцля - f¡>ír, пограсюстлз .напрЕшанйг оуЗа - „ скзгзэшкш исходного швтдо - А иг ,

отклснгоииеш толгрзш зуба - Аег. тш» ограшгашдо аоашлот ваяду того,, что погрэшости другыг нормированных пара^троз зубчатого гаэязса шшшюг те го прячшш, что и порэчислэтшэ, ляЗо сущт

Состашикщйа погрэЕтоетсй параютров зубчатого кашзса кпгу? буть сюд?Э1ш друг огдосшелано друга но фазе щшававдва: образов В слэдстшш этого экачанка погревкости колеса яз-га сумтряого проявления состашшЕЩйх погрешностей иэгзт различна. В 06153м случав эти составляла погрешности ¡ашз рассматривать как случайнда я складывать квадратнчески.

Ш. основании исследований дшгакячоского проявления кинешти-ческой погрешности, выявления количественных и качественных

взаимосвязей первичных ( исходных ) погрешностей с нормами я гаказателями точности, анализа типовых вариантов обработки, эазработана последовательность определений требований к геометро-шнематическим параметрам технологического оборудования на мадии проектирования.

Выбор конкретного варианта зубообработки осуществляется в ¡оответствии с назначением передачи и режимами ее эксплуатации, I результате динамического моделирования на - основе анализа !пекгрального состава динамического проявления кинематической гогрешности в зависимости от исправляемости основных параметров 1убчатых колес теми или иными операциями зубообработки.

Анализ спектрального состава производится в соответствии с [сходными положениями, определяемыми физической сущность!) кинетической погрешности.

СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ( раздел 5 )

Для обеспечения точности изготовления зубчатых колес на осно-е изменяемости контролируемых параметров технологического обо-удования разработаны принципиальные положения создания системы змерения при производстве зубчатых колес.

Система измерения включает: контроль зубообрабатываввщх стан-эв, контроль зуборезного инструмента - нового и после переточки контроль элементов зубчатых кояэс.

Система измерения основана на изменяемости комплекса коитро-лруемых параметров, характеризующих точностное состояние техно-эгического оборудования в тот или иной момент времени ( рис. 5 ). 1 первомм этапе измерению подвергаются параметры, изменяющиеся ж обработке от колеса к колесу, вследствии погрешностей, эзникаящих при установке заготовки, а также вследствии износа зуга при шлифовании. На втором этапе измеряются параметры тех-

1РАФ ИЗМЕНЕНИЯ КОШЛЕКСА КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХН0Д01МЧВСК0Й СИСТЕМЫ

(У Этт X

ПроВерка кинематических \ и веометричесш погрешностей } станки.Проверка погрешностей / инструмента.

/ ЩЭтап

Проверка правитноспт уетаноЕкц приспособления или о предки, наладка станка. Установка чинструмента и его проверка.

ь:

ТЭтап Проверка установи заготовки. Износ инструменту

1 Этап Наладка станка при установке инструмента,,

V

Рис. 5

нологического оборудования, причинами появления которых являются погрешности, возникающие вследствие смены инструмента. На третьем этапе контролируются параметры, обусловленные погрешностями, возникающими при переходе обработки на другой типоразмер. Проверкой четвертого этапа, являщэгося профилактический контролем, обеспечивается на установленный нормативными документами срок, точность проЕзр.тешх параметров зубообрабзтызащих станков и режудаго инструшнта. Переход от одного этапа к другому осуществляется по истечении определенных временных интервалов, обусловленных стойкостью инструшята, трудоемкостью изготавливаемого колеса и раэюрои партии, нормативными документами, опредэзяизо® ношнклатуру и периодичность проверок параметров технологического оборудования. Так, переход с первого уровня на второй происходи за врэга^по ».¿зрэ износа рэжу&заго инструмента. Интервалы врешни^и^ ограничивается трудоемкостью изготавливаемого колеса и размером партии. Время^и^ нормативными документами, опродолякцяиа элементы технологической системы подлежащих проверке и их периодичность.

Интервалы врэшни , ts , t& определяется длительностью контроля параютров, подлежадос изшрекив.

Еа основе анализа изменяемости контролируешь параметров для зубофрезоровашя, зубодолбяэккя, зубострогашя, зубоговкигования и зубоплифования выявлены показатели точности зубчатого колеса, :гаяка и инструмента, подлэжаще иэшрешсз при переходе обработки от колеса к колесу, при сдаке икструиэнгз и при парвходэ на другой Timopaaisep. 1ллучешшэ даннш сведены в таблицы, которые логут служить основой для конкретных производств зубчатых колос.

Для каядой из норм точности зубчатых колес установлено юсколько комплексных и газлеьаитиых показателей для каждого дм саждого этапа измерения. Выбор того или иного комплекса контроля »буславливаегся объемом производства, наличием средств измэре-¡ия, степенью точности изготовления и другими факторами.

Построение конкретной системы контроля должно осуществляться в следующей последовательности:

1. Выбор комплексов контроля параметров колеса, которые целесообразно проверять для данного способа обработки при:

а) переходе обработки от одного колеса к другому;

б) ' смене инструмента;

в) переходе на обработку другого типоразмера колес.

2. Назначение требований по нормам точности и отдельным технологическим параметрам.

3. Выбор средств измерения для контроля параметров колеса и параметров технологического процесса.

Цри обработке заготовок зубчатых колес была разработана система обеспечения точности, позволяющая наряду с универсальными средствами измерения использовать и координатные методы.

К1 основании анализа измеряемых элементов для различных видов обработки было выделено три группы погрешностей в соответствии с нормируемыми геометрическими параметрами в отношении отклонения размера, отклонения формы поверхностей и отклонения расположения поверхностей. Дано обоснование возможности применения координатных методов измерения для контроля отклонения расположена поверхностей и отклонения размера. Разработана конструкция измерительной головки, отличающаяся технологичностью, что позволяет существенно упростить и удешевить процесс ее изготовления и сборки. На базе данной головки разработана система поддержания точности обработки на станках с ЧПУ, осущэствдяпцая управление процессом измерения, обработку полученной информации, а также расчет и ввод необходимой коррекции в траекторию движения режущих инструментов. Данная система отвечает концепции технологического обеспечения качества в плане предотвращения появления брака за счет своевременного внесения коррекций.

СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ( раздел б )

Комплексное решение проблемы обеспечения точности производства зубчатых колес, возможно на основе методики автоматизированного проектирования, позволяющей количественно оценить закладываемые решения на этапе проектирования по совокупности разнородных показателей.

Проведенные исследования позволяют представить организацию системы комплексного обеспечения точности производства зубчатых колес в виде многоуровневой структуры с вертикальными и горизонтальными связями ( рис.6 ). Ра первом уровне происходит, на основании исходных данных, выбор степени точности изготовления и определение основных геометрических параметров передачи, а также определенна значения кинематической погрешности. 1Ьлученные значения являются исходными данными для второго уровня, где происходит поиск возможных путей снижения динамического проявления кинеыатической погрешности. Результатом этого уровня будет определенно требований к геомэтро-кинематическим параметрам зубчатого колоса в вида показателей точности по накопленной погрешности сага п погрешности профиля губа колеса в конкретных числовых значениях. Исследование переменной жесткости зубчатого зацепления и кассы дает основание для выбора конструкции зубчатого колеса.

1Ь окончании выполнения этапов второго уровня производится окончательный геометрический расчет, стандартизованные расчеты на прочность, в случае тяжелонагруженных передач и проверочный расчет на заедание. Предлагается проверочный расчет на заедание проводить по трем критериям ( критерий мгновенной температуры, критерий интегральной температуры и критерий, оценивающий возможности заедания по соотношении толщины' масляной пленки и высоты микронеровностей контактирующих поверхностей ). Затем

-32-

ФТАНИЗАШдаНАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

Леьедавасна* яощностб

Онружям с корост б

НгцтУ ссонетр. параметра Н^и

^ Начала ^

ВыТор степени точности

I

Определение хиа. н//х ееоне/77/>и -

е/гг-

кеених ловаН1 ро£ ггераЭачи Г А.гЬ'х.А_

ИыЯорЯг по госгтз-31

у

Гадаритч

Натаьение передачи

уровень

\Нз*еис?ше-К -Чрпрёделя* Сред-^нёВялких /<асеп

Нет Изпспение • К-

$ преЗепа/с тр-ттх г, а с?г.

i_

Цаппетит оиааиз

J

Г

к.

/г/Ъщрмае Рвзмьггно

__

" \Onejtm. ОДчц»^ |; ^ъ/ив йрч васги |

!| ¡! УехгинроГетлЬ

"1-Л

Ыналт спехпт-

СФСГ.'

\0в

Иясле/стД юггЦ 1>»1реьц.цста*!»4л\

№

чгешн.иетднгЦ

ЯГиЪ ГГП.

Инструмент

Ь>$о6амн0 /мее Ьгт&р' хименсг* четким ларйпгт^ яви тш&Аот ¿ееяюа о1ори2 ччл, £ £иШ.

Уточнение-

степени тв^нфстц

ан/ш

-ПШЩллж. . ' в** I Жёсткость

[/¡ровность

\ НадУхенаспй

Условия

эмплуцтацщ

Нммочение передачи

I

-о

ТреЪоВвхи? к технолв1ич«» системе

логргщк

тщ.

Станок

<1 О и а

Х'зяепенп^!^ Цистоёа!

"Т » ХотЗевха

7Ьи яа>скоЗе

черввогакV ¿т

човесо у

При смене инетрунет

Ор и ререх^ё 'не ¿МОП/ ючг.Ьрсип&р

еиетамы

\ябА)Снстецч [ нонтропя

ШТЬов /Сам/71 -

яяегед

ЪыЕор средств измерения

(^онец)

Измерение I з^готоВни

Измерение дета/га

Измерение чнс/пруленяй

Измерение етанкд

г

о «о

Парапетрч Технологически зйцепления; маршрут Отмели ро'оачих нагрузок и частот Вращения

Технологические СеЪесточнмть

опера ционние инотоВленид парта

Рве. 6.

производится уточнение степени точности проектируемой передачи, т.к. з результате динамических исследований формируются окончательные технические и эксплуатационные требования,

Определение требований к геометро-кинематическим параметрам станочного оборудования и уточнение степени точности составляют третий уровень.

На четвертой уровне производится выбор конкретного варианта обработки, з соответствии с установленной сгэпепьп точности изготовления губчатого колеса, а также на основания анализа спектра динамического проявления кинематической погрепзгости. На этом уровне, по аналитическим зависимостям, полученный в результате исследований взаимосвязи источников возникновения погрешностей для различных видов зубообрсботки с норнами и показателями точности зубчатого колеса, устанавливают точностные требования к станку, инструшнту и заготовка.

& пятом уровне производится обеспечение точности, установленной в отношэнии технологической систем на четвертом уровне, путем выбора рациональной системы контроля на основе разработанной штодология.

На последних этапах осупрствляется выбор средств измерения.

Подобная организация процесса производства зубчатых колес дает воэшгзгость получать на выхода зиачэкия параметров губчатого зацепления, области рабочих нагрузок и скоростей вращения, технологический маршрут, а таю® данные, необходимые для составления технологических карт.

Система комплексного обеспечения точности зубчатых колес помет быть интегрирована в общую систему автоматизированного производства.

Сложность и многоплановость рассматриваемой задачи делает невозможным применение стандартных подходов к оценке эффективности функционирования данной системы. Это вызывает необходимость применения системы экспертных оценок, при использовании которой по-

иск оптимальной точки критериального пространства происходит при участии эксперта, определявшего выбор направления дальнейших поисков.

£ обцзм виде задача оптимизации формулируется следующим образом. Необходимо найти элемент ( вектор описывающий геометрии и материал .'условия эксплуатации и условие, характеризуйте демпфирование ) таким образом, чтобы параметры функции динамической погрешности ( размах, спектр с учетом резонанса ) входили в допустимую область. Кроме этого, нееобходимо обеспечить устойчивость полученного результата при условии минимизации стоимости изготовления.

Разработана математическая модель процэсса оптимизации системы комплексного обеспечения точности производства зубчатых колес, вкдючащая ряд множеств и функций, часть из которых подлежит оптимизации. В модели предусмотрена параметрическая оптимизация, на основе диалога с экспертом, и структурная, происходящая авто-штически, путей использования базы данных.

Применяемые ма-ходы позволяют пользователю ропать проблемы каЗДого уровня системы комплексного обеспечения точности автоматизированного производства зубчатых колес как из условий существующего уровня знаний, так и с учетом получения новой информации. Принятие решений осуществляется посредством диалога с ЗШ с привлечением информации базы данных по мере ее заполнения.

Разработана штодика создания экспертной системы.

0К11ЙЕ вывода И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В результате выполненных исследований осуществлено решение крупной актуальной научной проблемы в области автоматизации тех-

[¡□логических производств в машиностроении, имеющей большое наро-дохозяйственное значение, заключающееся в создании системы производства зубчатых колес, базирующейся на объективных причинно-следственных связях погрешностей мэяду отдельными этапами проектирование-изготовление на основе комплексного обеспечения точности.

2. Критическое рассмотрение современного состояния проблемы показало, что формирование точности необходимо • производить ' на стадии проектирования при помощи динамического моделирования эксплуатационных процессов с последующим обеспечением ее на этапе изготовления. Шдель губчатой пары должна учитывать как параметрические, так и кинематические проявления в передачах, а также размыкание зубьев и удары "прямыми" и "обратными" профилями. Кроме того, необходимо учитывать взаимосвязь основного котле какого показателя точности - кинематической погрешности с ее проявлением в динамике. Обеспечение точности на этапе изготовления необходимо осуществлять на основании установленных требований к параметрам инструмента, станка и его наладки, являющихся источника)® возникновения погрешностей зубчатого колеса. Для зтого необходим анализ применяемых способов обработки в отношении выявления переменных и постоянных параметров и установления пза-имосвязей погрешностей параметров зубчатых колес с причинам их появления.

3. Исследование динамических процессов в зубчатых колесах на стадии проектирования должно основываться на математическом моделировании. Оценызать динамические процессы зубчатых зацеплений целесообразное по диаграммам изменения кинематической погрешности и ее проявления в динамике.

4. Для проектируемой передачи долген быть установлен допустимый диапазон рабочих нагрузок и скоростей вращения, исключающий возможность разрыва контакта и удара по "обратным профилям.

Б. Установлены связи кинематической погрешности в кзааистати-

ческих условиях с ее проявлением в динамика при помощи математического моделирования на основании экспериментальных исследований.

6. В основу предложенных конструкторских и технологических методов управления точностью зуОчатых колес на стадии проектирования положено условие снижения динамического проявления кинематической погрешности до ее значения в квазистатических условиях. Разработаны алгоритм и программа расчета динамического проявления кинематической погрешности.

7. Для управления точностью технологическими методами необходимо увеличить коэффициент - демпфирования. Установлена взаимосвязь диапазонов варьирования коэффициента демпфирования, соответствующего маловязким, сродневязким и тяжелым маслам в зависимости от геометрических параметров колес и условий эксплуатации.

8. Дая управления точностью конструкторскими методами необходимо изменить жесткость зубчатого зацепления путем применения профильной модификации различных видов. Дяя снижения размаха динамического проявления кинематической погрешности необходимо уменьшать жесткость обода зубчатого колеса.

3. Формирование требований к геомагро-кинематическш параметрам технологического оборудования на стадии проектирования иоз-мокно по оценке размаха кривой динамического проявления кинематической погрешности и выделения ив нее доставляющее накопленной погрешности шага и погрешности профиля, а такта на основе анализа амплитудно-частотного состава спектра кинематической погрешности. В зависимости от размаха кинематической погрешности установлены рациональные области использования статистических юто-дов анализа состава спектра

10. Установлены взаимосвязи источников возникновения геоют-ро-кинематических погрешностей стачка, установки заготовки и инструмента, наследственных погрешностей предыдущих операций,

погрешности производящих поверхностей инструмента с показателями 1 нормами точности зубчатого колеса для зубофрезерования, зубо-долбления, зубострсгалия, зубошевингования, зубошлифования шрвячным кругом, двумя тарельчатыми кругами, конусным кругом и )убошлифование по методу копирования.

11. Разработана методика определения требований к точности гаготовления зубчатых колес, включающая выявление на стадии проектирования влияния геомэтро-кинематических параметров стзночно-'о оборудования на показатели точности зубчатого колеса и их количественные и качественные взаимосвязи.

12. Разработана трехуровневая система измерения зубчатых »лес для различных этапов технологического производства, обес-(ечивапцая требуемую точность при обработке заготовок и формиро-1шше звольвентного профиля зуба колеса для различных видов убооСраСотки.

Установлена периодичность намерения комплекса параметров зубатого колеса на основе их изменяемости во времени

13. Разработана система обеспечения точности обработки заго-овох зубчатых далее посредством координатных методов измерения, стзиовлона взаимосвязь подстройки технологической системы за чет своевременного внесения коррекций в систему ЧПУ.

14! Эффзктшшость функционирования системы комплексного беспечения точности производства зубчатых колес на этапе проек-ировалия определяется поиском оптимального решения на основе этодов параштрической оптимизации и структурной минимизации, заимосвязь между эгалами конструирование-изготовление осущэств-яется на основе разработанной организационной структуры при омощи системы экспортных оценок.

Ш теме диссертации опубликованы следующие работы: 1Ъзу25Кйз кзчгства изготозлекия зубчатых колес. Технология

производства, научная организация труда и управление. II: НИШАШ, N 4, 1980. - с. 12.. .14 ( соавт. Боброва Г. И, Кудрярявцев Л. А., Бобров А. П. )

2. Теоретико-вероятностный подход при оценке кинематической погрешности зубчатого колеса. Известия ВУЗов. 11: Шшнострое-ние, Н 11, 1980. - с.78. ..80

3. йэтод оценки кинематической погрешности зубчатых колес под действием рабочих нагрузок и скоростей. Штадлореиущй и контрольно-измерительный инструмент. Е: НИШАШ, N 11, 1980. -с. 15... 19 ( соавторы Серов К. С., Кудрявцев Л. А. )

4. Стенд для измерения зубчатых колес на неравномерность вракр-ния. Обработка резанием. И.: НИШШ, N1, 1981. - с.9...11 ( соавторы Серов К. С., Кудрявцев Л. А. )

5. Измерение кинематической погрешности зубчатых колзс под действием нагрузок и скоростей вращения. Обработка резанием. 11: тот, N 7, 1981. - с. 27... 31 ( соавтор Парков НЕ )

8. Штодика расчета точности стендов с целью оптимизации испытаний зубчатых п&рэдач. Сб. "Векторная и скалярная овтгдшзацйз конструкций". Еып. 1, И&эвск, Дзп. в ВИНИТИ, И 4982-81 ( соавт. Сэров К. С., Тиаин И. Ф. )

7. А. с. СССР N 681999, МКИ Э 01 ш 13/02, "Стенд для ислуталш зубчатых передач ¡¡а неравномерность врашния в динш-лшасшх; услолиях". Заявлено 18.10.77, опубликовано и БК Ы 18 28.4. 7! ( соавт. Кудрявцев Л. А., Серов К. С., Родьэе С. II )

8. Изгаренке кинематической погрешности зубчатых передач в КЕа-зистатичэсгаос и динамических условиях. Сб. "Еопросы дикамиш : прочности в мащностроэншз", Омск, политехи, ин-т, 1! 5, 1933 - с. 29... 34 ( соавт. Серов К С., Гшпт И. Ф. ).

9. Эффективность контроля зубчатых передач в условиях Слизких эксплуатационным. Обработка резанием. М.: НШМДШ, N 6, 1963. с. 25... 28 ( соавтор Трилисский Е 0. )

10. Витание рабочих нагрузок и скоростей вращения на неравноьэр

кссхь Ергяряяя яэрздач ярядишюк шиш. Тезисы докладов паучяо-техгогазской иояфзрвяцки "Актузлыш »опроси разеигиа ишшосгрогвия для хгопкопрядэшя", Шкза, 1531. - е, 4.3, ,, 60 t. ®ор?^фошиш спгшйшйаз тяиоггтгшшиых свойств зубчатых язрадсч: 1озкса докгадов imyvio-wxniemcmd тнф$рекщ® "Ак--туашсвз Еспрсса развития юяпгестрозикя для гжпкдпрйде-ики". Пгкгз, 1981, - с. 52... Б5 ( согзтор Зргзкзсзз С.Е, ) I. Лвтсмзтиззцяя процгсса пркргботхи зуСчзтых передах Тезисы докладов шг/чпо-твагсачзской иоифзреяцяи "Твхяогот<гс(со& оСесжзчзкгз гэтшзздзшщи прокзЕодсггешапг процессов", Орон-бург, 1SS3. - с.21...22 3» 5йзитшето гадкого трзпия в передачах с зрочиьаеи

Тттси дсхгэдоа ЕаучЕО-тоэтгачэской конференции "Цшшндрячгз-ккз язрзда® с арочяшя зубьями", Курган, 1383. - с. 53.,, fig £ С032?. Шрховский А.Е ) 4 Вташк» рабочих нагрузок и скоростей вращения на зкеплуата-цэткп?? характеристики зубчатых передач. Тезисы докладов на-ута>-техничэкой конференции "Снишниэ металлоемкости зубчатых передач и редукторов". Свердловск, 1984. - с. 29... 30 .5. Влияние разности шагов зацепления на плавность работы зубчатых передач прядильных и ленточных машин. Известия БУЗсз, Технология текстильной промышленности. N 5, 1984. - 91...93 ( созЕТ. Матвеев 11Е , Гущин Н Г. )

16. Формирование оптимальных свойств зубчатых передач с уч&тси условий эксплуатации. Кн. "Оптимальное проектирование механизмов, изгон и приборов". Ii : ВЗШ, 1984. - с. 72... 76 ( соавтор Эрлешков С. В. )

17. Щоявлеикз кинематической погрешности зубчатых гохес ид действяэм кягрузок и скоростей вращения. Тезисы декгэдев Всесеязэтй • конференции "Несущая способность и качестве Зуб" чзкгх zmpez&t и редукторов машин". Aua- Ата, 19S&

( ст&тор Марков H.R )

18. Проявление кинематической погрешности зубчатых колес под действием кагруаок и скоростей вращэния. Вестник машиностроения, N 3, 1SB6, - с.21...23 ( соавтор Марков ЕЕ )

19. Автоматизация контроля и интенсификация процесса приработки зубчатых передач металлорежущих станков. Кн. "Цуги повышения точности механической обработки в машиностроении", Саратов, 1986. - с.54... 56

20. Влияние профильной модификации на проявление кинематической погрешности прямозубых передач в эксплуатационных условиях. Buletinue stintific si Tehmc al IFTV. Timisoara, vol.31 ( 45 ). tóoanica. 1S86& - p. 15.. .18 ( Румыния )

21. Единая комплексная система проектирование-изготовление зубчатых передач в гибких производственных системах. Procese si utilage de preluorare la rece. Timisoara, 1986a, vol. II, p. 25... 29 ( Румыния )

22. Гибкие автоматизированные станочные системы в машиностроении. Учебное пособие, Пенза, 1С88. - 80 с. (соавт. 1£ихеев IL И. Новичков Е. Е , Эрленеков С. В. )

23. Consideran i asupra erorllor cinemático do angrenajelor cilindrico cu dinll dreptl. Schumlului de o^perienta Realizan si perspective in proactarear executlc. si controlul anerronajelor. SRO CRAIOVA, 1986a, p.303. ..314 ( Румыния )

24. Echipatent si Técnica experimental pentru oenostarea lnfluentel viterilor si a sarcinllor din fune tionaro asupra eror cinoretlce ale angrenajelor cllindrioe GKAIOVA, 108Sa; p.314...31S ( Рушкия )

25. Особенности проектирования гибких производственных роботизированных ячеек для изготовления прямозубых колес. Buletinul ctintifio si Tahnio al IFTV, Timisoara, vol.32 ( 46 ). töcanica. 19Б7& - p. 71... 76, ( соавт. Popa H. ), ( Румыния )

26. A.c.СССР N S68193, im F 16 Н 1/14 "Зубчатая передача" Заяв-

лею 15.01.80, опубликовано а БИ N 36 , 30.01.81 ( соавт. Гущин Е Р., Ерофеев А. О. )

27. Измерение линейных и угловых размеров в ГШ машиностроения. 11: ВНИИТЭЫР, сер. 1. Вып. 1, 1988. - 37 с. ( соавт. Шрков

аа )

28. Снижение виброакгивности цилиндрических зубчатых передач. Тезисы доклада Всесоюзного семинара "Опыт работы по снижению шума и повышению надежности при создании и эксплуатации технологического оборудования". Пэнза, 1989. - с. 53... 54 ( соавт. Лобачев а В., Лузгкна 0. А. )

29. Обеспечение точности технологического процесса обработки на токарных станках с ЧПУ. Тезисы докладов конференции "Рациональная эксплуатация и инструшнтообслуживание станков с ЧПУ и ГОС." Пенза, 1989. - с. 28... 30 ( соавт. Соколов а 0., Новиков В. Е )

30. Система технологического обеспечения качества обработки. Рац предложение N 91 от 23.00.89 ( соавт. Мартынов А. а , Соколов Е 0., Новиков Е Е , Скрябин Е А. ) ■

31. Состояние и перспективы развития средств измерений зубчатых колес и передач в условиях автоматизированных производств. М.: ЕШОТГЗМР, Вып. в, 1989. - 48 с. ( соавт. Марков а а , Кол-чин 0. М. )

32. Структура программного обеспечения системы автоматического поддержания точности при токарной обработке. Тезисы доклада конференции "Автоматизация технологического проектирования", Пэнза, 1989. - с. 71... 73 ( соавт.Шртынов А. а .Соколов Е 0., Новиков Е Е )

33. Обеспечение точности механообработки посредством координатных измерений на станке. М.: БНИИТЗШ>, сер. "Технология и оборудование обработки металлов резанием",Вьт. 7, 1939. - 52с. ( соавт. Новиков Е Е , Соколов В. 0. )

34. Формирование точности изготовления зубчатых передач на ста-

щп проектировали». Тевисы доклада контракции "Сйзспэчзн; точности шхаяичзсксй обработки в автоматизированном прок водат", Шиза, 1930, - с.24... Зв ( соавт.Кадыров А.А- ) 33, Система автоматизированного поддержания точности обрабоп на станках с Ш. Е: ШОЯЗМР, штстанкопрои СССЗ Ивф. tíCopiiiK, Геродовой производственный опыт и научяо-тзхи; чэекиэ достижения, рекошидоааннш для вкадрэняя. Влп. ¡ 1330, - с. 12,. .13 ( еоавг. Соколов Е О., Новиков Е Е ) ■ 35. ГиОкка произведеттгвт станошшз сиотеш. УчэОйоэ nocofij

Пзнго, 1990, - 80 с, ( соззт.Низов И.И., Еагавич С.Е ) 37. Система KOM3í3iíCHoro обоспэчония точности азтоматшироааш го щшэеодсяш зубчатнг колес. Тезисы докладов коифэрэвд "Автоматизация технолагичаского проектирования", Шез< 1091. - С.В...7

23, Прйшншо-слздотлшыэ связи погрошостей зубчатих колге. Ti эисы до№да конфзрзищгл "Еопроси сбэспечэшп точности las. шетрешеяанш: производств", Пенза, 1992. - с. 1С— 11 ОЗ. Злоktpíkoü'ísy.TKai шмзрйгелгная иэ ¡¿зрительная головка. Tes. cu доклада кокфорэнцш "Еопроси ойоспвчэвая точности tas ногтроитгльышс производств", Пзяга, 1992. - с. 15... 16 С ci авт. Соколов В. О., хурадлэс li А. ) 40. Точность азтоютгаирозаниого производства зубчатых ioai Тезисы доклада конференции "Вопросы обеспечения точное ватоштизированшх производств", Шк-а, 19С2. - с, 11...13