автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Конструкторско-технологическое обеспечение процесса формообразования круговых зубьев цилиндрических колес

На правах рукописи

ВАСИН Владимир Анатольевич

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ КРУГОВЫХ ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-

технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2005

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Бобков Михаил Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ушаков Михаил Витальевич

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Моисеев Евгений Федорович

Ведущее предприятие -

ОАО «Щегловский вал»

л л

Защита диссертации состоится « 30 » июня 2005 г. в 10 на заседании диссертационного совета Д212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, ГСП, пр. Ленина, 92,9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан «¿7» мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

5^^— аб°рлов

з шшг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В ряде случаев существенное улучшение эксплутационных характеристик цилиндрических зубчатых передач может быть достигнуто за счёт применения колес с арочными, в частности с круговыми, зубьями. По сравнению с прямозубыми и косозубыми колёсами они имеют следующие преимущества.

1. В передаче сравнительно легко достигается продольная локализация контакта боковых поверхностей зубьев.

2 Отсутствует кромочный контакт зубьев, вызываемый погрешностями изготовления передачи и её деформацией под нагрузкой.

3. Увеличивается изгибная и контактная прочность зубьев.

4. Возрастает плавность работы передачи, улучшаются ее виброшумовые характеристики.

Одними из наиболее перспективных объектов, в которых могут быть использованы цилиндрические колёса с круговыми зубьями, являются шестерённые насосы большой производительности и низкого давления, получившие значительное распространение в различных отраслях машиностроения и превосходящие другие типы насосов по простоте, весовым характеристикам, себестоимости и надёжности. Обладая вышеперечисленными достоинствами, они имеют, однако, существенный недостаток - значительные вибрацию и шум при работе. Применение в шестерённых насосах роторов с круговыми зубьями позволяет существенно улучшить их виброшумовые характеристики.

Другой весьма перспективной областью применения цилиндрических колёс с круговыми зубьями является производство грузовых автомобилей. Так, в главной передаче заднего моста автомобиля КамАЗ имеются цилиндрические косозубые колёса с модулем 6 мм. В связи с возникающими при их работе значительными осевыми нагрузками соответствующие валы устанавливают в радиально-упорные роликовые подшипники. Осевой зазор в подшипниках должен тщательно регулироваться при сборке мостов и в процессе эксплуатации машины, поскольку уменьшение или увеличение зазора приводит к нарушению нормальной работы и преждевременному выходу из строя подшипников и зубчатых колёс. Использование цилиндрических колёс с круговыми зубьями позволяет устранить осевые нагрузки, упростить конструкцию, изготовление и эксплуатацию заднего моста. В частности, отпадает необходимость в регулировании осевого зазора в подшипниках, в регулировочных гайках, нарезании резьбы большого диаметра в корпусе и т.д.

Примером из другой области, где целесообразно применение колёс с круговыми зубьями, является секторная пара с передаточным числом 11=10, используемая в механизме вертикального наведения ствола автоматического артиллерийского комплекса. Поскольку передача работает в неблагоприятных условиях - повышенные нагрузки ударного характера в сочетании с консольным креплением колес - к ней предъявляются весьма жёсткие требования по точности, в частности по форме и расположению пятна контакта. Однако расчёт величин отклонения от параллельности и перекоса осей в секторной передаче показал, что для обеспечения нормального функционирования передачи необходимо прибегать к пригоночно-регулировочным работам или ужесточать допуски на составляющие звенья до величин практически неприемлемых. В результате анализа ряда работ было установлено, что переход к цилиндрической передаче с круговыми зубьями наряду с другими преимуществами позволит избежать выполнение пригоночно-регулировочных операций, поскольку такие передачи имеют значительно меньшую чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа.

Как показывает опыт, разработка технологии формообразования зубьев нестандартных передач является весьма трудоемкой процедурой и требует, в частности, предварительного расчёта геометрии таких передач. Анализ известных методик геометрического расчёта обкатных и полуобкатных цилиндричес1дсиач*®*'^'^]9уговыми зубьями показал, что они имеют общую структуру, но оТл^^о^^цКИИ^ПМУЯтав и кинематическими схемами станочного зацепления и некоторыми и щЩИДЦ1П|1}| п I п| ни пш мин С другой стороны, по-

Г 5Т8Я2£Г

скольку методики разрабатывались в разное время, с использованием ЭВМ различных поколений и для различных по конструкции и назначению зубчатых передач, они не обладают унифицированным подходом к решению задачи проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями и не являются «взаимозаменяемыми». Это обусловливает их существенный недостаток: при необходимости выбора того или иного вида передачи и, следовательно, того или иного метода изготовления зубчатых колёс приходится последовательно рассчитывать её параметры по каждой из методик и сравнивать результат. Это приводит к неоправданным затратам времени и не позволяет оперативно решать вопрос о том, какой из методов зубообработки является рациональным для данной передачи. К этому следует также добавить, что методика автоматизированного расчёта геометрических параметров полуобкатной передачи, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса, до настоящего времени не была разработана.

С уч&гом изложенного разработка обобщённой методики автоматизированного расчёта геометрии обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями представляется нам задачей, имеющей существенное значение и актуальной для современного машиностроения.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по гранту 00-15-99064.

Цель работы состоит в повышении эффективности подготовки производства цилиндрических колёс с круговыми зубьями.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. На основе анализа существующих способов формообразования круговых зубьев цилиндрических колёс и методик геометрического расчёта цилиндрических передач с круговыми зубьями разработать обобщённую методику расчёта геометрии таких передач.

2. Разработать оптимизационную модель станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение, позволяющие обоснованно выбрать вид цилиндрической передачи с круговыми зубьями, выполнить расчёт её геометрических параметров и параметров зуборезного инструмента.

3. Установить взаимосвязь геометрических параметров передачи и параметров зуборезного инструмента с закономерностью изменения приведённого зазора в процессе зацепления.

Методы исследований. В работе использованы теория и геометрия зубчатых зацеплений, математический аппарат аналитической и дифференциальной геометрии. Компьютерное моделирование проводилось на персональной ЭВМ на основе численных методов математического анализа и теории компьютерного моделирования.

Автор защищает:

1. Математическое обеспечение процесса проектирования обкатных и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями, позволяющее синтезировать такие передачи и осуществлять технологическую подготовку их производства.

2. Оптимизационную модель станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями.

3. Результаты компьютерного моделирования станочного и рабочего зацепления обкатных и полуобкатных передач с круговыми зубьями, устанавливающие зависимость качественных показателей передач (приведенный зазор, форма пятна контакта, отсутствие срезания и подрезания зубьев и т.д.) от методов формообразования зубьев и параметров зуборезного инструмента.

4. Обобщенную методику проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями, определение параметров зуборезного инструмента с соответствующим программным обеспечением.

5. Способы заточки зуборезнопутструм«нта.

Научная новизна. Установлена* закЪАМ«£ность изменения приведённого зазора в процессе зацепления в зависимости от гео\ в обкатной и полуобкатных

?

. 7 •*•'■ «и

цилиндрических передач с круговыми зубьями и параметров зуборезного инструмента.

Разработана обобщённая методика расчета геометрических параметров обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями, позволяющая на основе компьютерного моделирования осуществлять обоснованный выбор вида передачи, её оптимизированное проектирование и определение параметров зуборезного инструмента.

Практическая ценность работы заключается в создании оптимизационной модели цилиндрической передачи с круговыми зубьями и программного обеспечения, использование которых позволяет:

- повысить эффективность подготовки производства цилиндрических колёс с круговыми зубьями;

- определить параметры зубчатых передач и зуборезного инструмента, обеспечивающие благоприятный контакт боковых поверхностей зубьев в передаче.

Реализация результатов работы. Обобщенная методика расчёта геометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение приняты для использования при проектировании зубчатых передач новых перспективных изделий в ОАО «Щегловский вал» (г. Тула) и АО «Алексинский завод тяжёлой промышленной арматуры». Кроме этого результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» ТулГУ при выполнении дипломных проектов и магистерских диссертаций.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на ежегодных НТК ТулГУ в 2002-2005 годах, на международной электронной НТК «Технологическая системотехника» (Тула, 2002 г.), на международной НТК, посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина (Тула, 2003 г.), а также на международной научно-технической электронной интернет-конференции «Технология машиностроения 2004» [Электронный ресурс].

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, иллюстрирована 52 рисунками, содержит список использованных источников из 66 наименований и приложения.

Автор выражает глубокую благодарность к. т. н., доценту В.А. Ковешникову за оказанную помощь в процессе выполнения работы, критические замечания и рекомендации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность работы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе определена область рационального применения цилиндрических зубчатых колёс с арочными зубьями, дан анализ существующих методов формообразования арочных зубьев, а также сформулированы цель работы и задачи исследования.

Известны три основных метода формообразования арочных зубьев цилиндрических

колёс:

- метод обката с непрерывным делением, аналогичный методу, разработанному фирмой ОегНкоп (Швейцария) для изготовления конических колёс с циклоидальной линией зуба;

- метод обката с непрерывным делением, при котором используется спирально-дисковый инструмент;

- метод обработки с периодическим делением, аналогичный методу, разработанному фирмой Оеавоп (США) для изготовления конических колёс с круговыми зубьями.

При обработке по методу обката с периодическим делением формообразование зубьев осуществляется торцовой зуборезной головкой (рисунок 1,а).

чн-^-

а - по методу обката с периодическим делением; б - колеса полуобкатной передачи;

в - шестерни полу обкатной передачи на базе производящей рейки; г - шестерни полуобкатной передачи на базе производящего колеса

Рисунок 1 - Схемы формообразования круговых зубьев цилиндрических колес

При этом оси инструмента I и заготовки 2 ортогональны. Обработка ведётся при вращении и согласованном с ним поступательном перемещении заготовки вдоль производящей рейки. По окончании формообразования впадины заготовка возвращается в исходное положение, и после деления на зуб цикл обработки повторяется.

Повысить производительность зубообработки по методу периодического деления можно путём применения полуобкатного метода нарезания. Повышение производительности достигается за счёт того, что большее колесо 1 передачи (рисунок 1,6) нарезается без обката двусторонней резцовой головкой 2 с радиальной подачей . Поскольку зуб колеса имеет трапецеидальный профиль, зуб шестерни, находящейся с ним в зацеплении, должен иметь модифицированный профиль, отличающийся от эвольвентного и обеспечивающий постоянство передаточного отношения.

При формообразовании зубьев шестерни полуобкатной передачи возможны две схемы станочного зацеплении. В первой схеме реализуется зацепление заготовки с производящей рейкой. При этом заготовке 1 сообщают прямолинейное перемещение О^ вдоль производящей рейки (рисунок 1,в) и согласованное с ним вращение 01й). Чтобы получить профиль зуба, сопряжённый с профилем зуба колеса, в процессе обката заготовку вращают с переменной скоростью. Это достигается за счёт применения механизма модификации обката. Достоинством данной схемы обработки является универсальность и сравнительная простота используемого при ее реализации оборудования, поскольку диаметр большего колеса пары не влияет на размеры и большинство наладочных параметров механизма обката зубообраба-тывающего станка и учитывается лишь при настройке механизма модификации обката. Однако при такой схеме станочного зацепления профили зубьев шестерни и колеса будут сопряженными лишь в среднем сечении. Во всех остальных торцовых сечениях будет иметь место несопряженность профилей, возрастающая от среднего сечения к крайнему. В результате в различных фазах рабочего зацепления приведенный зазор будет неодинаковым, а пятно контакта будет иметь трапецеидальную форму. Это явление можно уменьшить за счёт уменьшения кривизны линии зуба, то есть за счёт увеличения диаметра зуборезной головки. Однако это приведёт к снижению коэффициента осевого перекрытия и ухудшению эксплуатационных характеристик передачи. Поэтому данная схема формообразования зубьев приемлема только в тех случаях, когда отклонение приведённого зазора незначительно и практически не влияет на форму и размеры пятна контакта. В противном случае при обработке зубьев шестерни следует использовать вариант станочного зацепления с производящим колесом. При этом шестерне 1 (рисунок 1,г) сообщают два вращательных движения и ,

согласованных таким образом, что её начальная окружность радиуса гкатится без скольжения по неподвижной центроиде - начальной окружности производящего колеса 2 радиуса г у/2 ■ Центр заготовки при этом перемещается по дуге окружности радиуса, равного межосевому расстоянию передачи . Такая схема обката полностью имитирует рабочее зацепление и поэтому обеспечивает формирование зубьев шестерни, сопряжённых зубьям колеса, нарезанного методом копирования.

Сравнительный анализ производительности методов формообразования арочных зубьев показал, что метод с использованием спирально-дискового инструмента имеет в 2,5...3 раза большую производительность по сравнению с методом периодического деления, а метод нарезания цилиндрических колёс с циклоидальной линией зубьев превосходит по производительности метод периодического деления на 15...20%. Вместе с тем, метод обработки круговых зубьев с периодическим делением обладает рядом существенных преимуществ, благодаря чему его наиболее рационально использовать при изготовлении широко-венцовых колёс.

С учетом изложенного для дальнейшего исследования были выбраны обкатной и полуобкатной методы формообразования круговых зубьев.

1 j

В главе сформулированы цель и задачи работы.

Вторая глава посвящена разработке математического обеспечения проектирования обкатных и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями.

Важными параметрами, во многом определяющими эксплуатационные характеристики передачи с круговыми зубьями, являются продольная кривизна и глубина продольной модификации зубьев. При проектировании передачи глубину продольной модификации принято задавать величиной приведенного зазора (ГОСТ 19325-73), равного расстоянию между от-счйтной теоретической поверхностью зуба и номинальной (модифицированной) поверхностью этого же зуба. Наличие приведенного зазора в передаче обусловливает теоретически точечный контакт в среднем торцовом сечении зуба, а в крайних торцовых сечениях - отвод рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса друг от друга. Практически же в результате упругих деформаций зубьев и смятия микронеровностей под нагрузкой будет иметь место локализованная зона касания зубьев, компенсирующая при работе передачи погрешности её изготовления. Для получения такого контакта при формировании зубьев шестерни и колеса в станочном зацеплении применяют жёсткую неконгруэнтную пару. Эта пара состоит из двух конических производящих поверхностей, у которых углы при вершине конусов равны, а радиусы оснований конусов различны. При обработке зубьев производящие поверхности материализуются режущими кромками зуборезных головок.

При заданных параметрах колёс продольная кривизна и длина зоны касания зубьев, а, следовательно, коэффициент осевого перекрытия, параметры чернового и чистового инструментов и т.д., определяются радиусами зуборезных головок, формирующих сопряжённые стороны зубьев шестерни и колеса. Для определения этих радиусов предлагается следующий порядок расчёта.

1. Выбором параметра Bj (рисунок 2) фиксируют точку /,/(/,'/,'//"/) на пересечении торцовой плоскости шестерни 1 и производящей конической поверхности инструмента 2

2. Определяют координаты этой точки

Xj = 0,5b ■ ctgû1 ; Y, = 0,5b ; Z, = {0,5b ■ cos ее в, - R0, + S0, + hottga)ctga, где b - ширина венца шестерни;

Roi - номинальный радиус кривизны зуба производящей рейки (радиус чистовой головки для обработки выпуклой стороны зубьев);

Soi - часть делительной толщины зуба производящей рейки в средней плоскости;

hoi - расстояние от делительной плоскости Di рейки до оси Х\

а - угол профиля исходного производящего контура.

3. В торцовой плоскости находят угол наклона касательной к производящей поверхности в точке I"]

а,, = arctg(tga / cos в, ).

4. Определяют координаты мгновенного центра станочного зацепления - точки С;

Kl ~ + х1т • Хе, = X01 =Xj-L,,

где xi - коэффициент смещения исходного контура; Lt il-

5. Определяют координаты точки /,/ выпуклой стороны зуба шестерни в системе координат заготовки

R, = tJl2j +(0,5da/ -Zj)2 ; Tj = arctg[L, /(<9,5dal -Z,)]. где dai - диаметр вершин зубьев шестерни.

6. Задаваясь фазой зацепления <Pj, находят координаты точки Mторцового профиля зуба шестерни в системе координат, связанной с корпусом передачи

Xu,=-R,sinni\ ZM1=rwI-R,cosfj,, где ц, =aw-a + AT,-T,-<p,;

Рисунок 2 - Расчетная схема станочного зацепления при обработке выпуклой стороны зуба

шестерни

AT, = 2(Rq , - S0, + x,mtga - rwI sinaw sec a + 0,5 d ,tga - Xc ¡)/dh

r„i - радиус начальной окружности шестерни;

di - диаметр делительной окружности шестерни;

aw - угол зацепления в средней плоскости.

7. Аналогичным образом, задаваясь параметром в2, находят координаты точки Ma торцового профиля вогнутой стороны зуба сопряженного колеса.

8. Вычисляют расстояние между точками А/,/ и М,2 торцовых профилей

4 =4(Xmi-XU2)2+(Zmi-ZM2)2 .

9. Изменяя параметры в, и в2 в диапазоне от 0min до втах, находят значения в* и

в', которым соответствует минимальное расстояние А, между профилями, равное действительному значению торцового приведенного зазора.

10. Изменяя фазы ф, и <р2, оценивают изменение приведенного зазора А, в процессе зацепления.

11. При необходимости корректируют величину приведенного зазора At, внося поправки в значения радиусов Roi и Дщ и вновь определяют зазор. Этот итерационный процесс повторяют до тех пор, пока минимальное значение приведённого зазора не будет равно заданной величине

В итоге определяют радиусы Roi и R02 производящих поверхностей, формирующих сопряжённые поверхности зубьев шестерни и колеса, соответствующие заданному значению приведенного зазора.

Главной составляющей частью методик для расчёта полуобкатных передач, шестерни которых сформированы на базе производящей рейки и производящего колеса, также являются зависимости, позволяющие определить приведённый зазор в передаче. Расчёты включают следующие основные этапы:

1. Определяют профили зуба колеса в среднем и торцовом сечениях. Заменяющая эвольвенту прямая (рисунок 3) проходит через одну из точек эвольвенты.

2. Рассчитывают модифицированный профиль зуба шестерни в средней плоскости.

3. Рассчитывают координаты подвижной и неподвижной центроид при формообразовании зубьев шестерни на базе производящей рейки. Эти координаты используют затем при определении координат точек торцового профиля зуба шестерни.

4. Определяют уравнения торцового профиля зуба шестерни.

5. Рассчитывают приведённый зазор в различных фазах рабочего зацепления.

Традиционное решение этих задач - выбор сначала радиуса Roi, удовлетворяющего ряду конструктивных и технологических ограничений, а затем «доводка» до заданного значения приведённого зазора А, посредством варьирования ра-

1 - теоретический профиль зуба шестерни;

2 - модифицированный профиль зуба шестерни; 6- величина профильной модификации зуба

шестерни

Рисунок 3 - Схема профильной модификации полуобкатных передач

диуса Rb2 не является корректным, так как таким образом ищется не оптимальное, а приемлемое (допустимое) решение. Поэтому возникает задача оптимизационного проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями.

Третья глава посвящена разработке обобщённой методики оптимизированного расчёта геометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями, схема которой представлена на рисунке 4. Методика состоит из трёх блоков для расчёта соответственно обкатной передачи и полуобкатных передач на базе производящей рейки и производящего колеса, а также блока исходных данных. Исходные данные для проектирования передачи, такие как числа зубьев шестерни и колеса, модуль, ширина зубчатого венца и т.п., вводятся однократно и передаются в каждый из трёх блоков. Параметры, общие для передач трёх видов, например, диаметры делительных и начальных окружностей, углы &immß 1 тах'@2тт'@2тах> минимальная и максимальная фазы рабочего зацепления, рассчитываются один раз и передаются в каждый блок. По окончании расчётов результаты по каждому блоку выводятся на печать для сравнения и выбора вида передачи.

Задача оптимизации применительно к цилиндрической передаче с круговыми зубьями может быть сформулирована следующим образом: определить такие радиусы Roi и R02 производящих поверхностей и углы а0/ и а02 исходных производящих контуров, которые обеспечат попадание минимального значения зазора А, в заданные границы поля допуска. Причём, это значение зазора должно быть ближе к верхней границе поля, то есть Amin А + £/, на фоне отсутствия срезания зуба на торце и интерференции торцовых профилей зубьев шестерни и колеса. Учитывая изложенное, формально эту задачу можно представить в виде

F(Roi-Roth((<4 + «/)"4mn(Roi•R02)У -> min;

sta{Ro,>[sa\

^ M ¡{^oi ^02)-2 M 2(^01 •^02)''

где Su - толщина вершины зуба в торцовой плоскости;

[SJ - минимально допустимое значение толщины вершины зуба;

- верхняя граница поля допуска минимального значения приведённого зазора.

К конструктивным и технологическим ограничениям (1) добавлен блок ограничений формального характера, продиктованных процессом оптимизации и тем фактором, что в модели используются тригонометрические функции и корень квадратный, аргументы которых в результате варьирования параметров R0i и Roi могут оказаться соответственно большими единицы (меньшими минус единицы) и отрицательными. Поэтому должны также выполняться ограничения типа

(1)

2{Я01 - Б01 - иш'8а) Ко/ ;

&01 ~ ^01 шах-

Оптимизационная задача в подобной постановке может быть решена одним из известных методов нелинейного программирования. Учитывая сложный, нелинейный характер модели, она может быть решена одним из прямых методов, не использующих понятие произ-

1 • обкжные перцами 2-погузбшпмлеродоиив йпепромэвааиидайрий« 3 ♦ папуабкжпее перадми на бпе промаояяилге «пса

СЕЗ

Работав рочше СПГВ&У РжхетюиаЭА 1 ( 1 1№ОЛ ]-» 0«пзтъ иоорммтыМо граф» №1

0 Отмаяи* 'ОЮГЫЯЦЛ дог*** Построить пжа»

^ РОЮ ^ ^ ОМдя ^

I ттгал 1

О

Рисунок 4 - Схема обобщенной методики автоматизированного расчета цилиндрических передач с круговыми зубьями

водной и обладающих высокой устойчивостью и надёжностью с вычислительной точки зрения и компьютерной реализации. Таким методом является, в частности, метод скользящего допуска, для которого характерна двухуровневая оптимизация и который был выбран для проектирования обкатной и полуобкатных передач с круговыми зубьями. При этом на первом уровне решалась задача минимизации функции качества (целевой функции) F^x) методом оптимизации без ограничений (в данном случае использовался алгоритм Нелдера и Мида). На втором уровне решалась задача минимизации функции ограничений Т{х) также с использованием алгоритма Нелдера и Мида.

Для наглядности по результатам расчётов были построены графики функции Атт = где д>2 - фаза рабочего зацепления. Некоторые из них представлены на ри-

сунке 5. Сравнение графиков позволяет сделать следующие выводы:

1. Изменение приведенного зазора в процессе зацепления в той или иной степени характерно для передач всех видов. Это обусловлено изменением кривизны линии зуба шестерни и колеса в различных сечениях по высоте зуба.

2. Изменение зазора в процессе зацепления торцовых профилей зубьев существенно зависит от ширины зубчатого венца, возрастая по мере его увеличения.

3. Наименьшему изменению приведенного зазора в процессе зацепления подвержена полуобкатная передача, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса (см. рисунок 5,в).

4. Для полуобкатной передачи, шестерня которой изготовлена на базе производящей рейки (см. рисунок 5,6), изменение приведенного зазора достигает наибольшего значения, что обусловливает неблагоприятную форму пятна контакта и затрудняет использование этого метода для формообразования зубьев широковенцовых колес.

Программное обеспечение, разработанное на основе оптимизационной модели станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями, представлено в приложении к диссертации.

В четвертой главе разработаны способы заточки зуборезных головок с затылован-ными резцами с использованием универсального оборудования и технологической оснастки. Приведены зависимости для определения параметров наладок заточного оборудования.

Для изготовления цилиндрических колёс с круговыми зубьями могут быть использованы стандартные зуборезные головки (ГОСТ 11902-77), оснащенные затылованными резцами. В массовом производстве колёс такие головки затачивают на специальных заточных станках, однако в единичном или серийном производстве применение этого оборудования экономически нецелесообразно. В связи с этим были разработаны способы заточки указанных головок, рациональные в условиях серийного и единичного производства и позволяющие затачивать резцы в сборе с корпусом головки. С этой целью используют плоскошлифовальные станки, оснащённые делительной головкой (рисунок 6), или универсально-заточные станки с поворотным столом (рисунок 7).

При наладке плоскошлифовального станка переднюю плоскость резца располагают параллельно рабочей плоскости шлифовального круга. Для этого шпиндель делительной головки 1 поворачивают на угол Ч/е(1) < а корпус её наклоняют на угол ст^ + аш, где аш -

угол профиля шлифовального круга 3.

Углы определяют по следующим формулам у/е(0 - аг^(tgyн со$ам(>));

ае(0 = агщ

^¡ + (^Унсозаоеа)) где уи - нормальный передний угол резца;

аое<7) ' профиля рабочей стороны наружного (внутреннего) резца.

-0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 РЭД 0,07

<Р2

и = Ю;а0, =а02=а = 20°;Я0,=50,43мм; Я02=44,88мм

а - обкатная передача

0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 рад 0,05

<р2 ->

и = Ю;а0, = а02; Я01=50,43мм; Яо2=44,88мм б - полуобкатная передача на базе производящей рейки

-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

<р2

и = 10; Яо,=50,43мм; Я02=44,88мм в - полуобкактная передача на базе производящего колеса Рисунок 5 - График изменения приведенного зазора в процессе зацепления

4 - наружный леворежущий резец; 5 - внутренний леворежущий резец; 6 - наружный праворежущий резец; 7 - внутренний праворежущий резец;

Рисунок 6 - Схема заточки затылованных резцов зуборезной головки на плоскошлифовалъном станке

Рисунок 7 - Схема заточки затылованных резцов зуборезной головки на универсально-заточном станке

При заточке средних резцов трёхсторонней зуборезной головки шпиндель делительной головки не поворачивают. Угол наклона корпуса делительной головки сге^ = ус, где

ус - передний угол резца в плоскости, перпендикулярной к его вершинной режущей кромке.

Для заточки резцов в головках диаметром более 300 мм используют поворотный стол, устанавливаемый на универсально-заточном станке мод ЗЕ642 (см. рисунок 7). В этом случае планшайбу стола поворачивают на угол а шпиндель станка наклоняют в вертикальной плоскости на угол &е(,) + ОСш. Эти углы определяют по приведённьм выше зависимостям.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности конструкторско-технологической подготовки произволе гва зубчатых передач. При этом получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Повышение эффективности подготовки производства цилиндрических обкатных и полуобкатных передач с круговыми зубьями достигнуто за счет создания обобщенной методики расчета геометрических параметров таких передач.

2. Разработанная оптимизационная модель станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение позволили на стадии подготовки производства осуществлять геометрический и кинематический анализ зацепления, оценивать качественные показатели зубчатой передачи и обосновывать выбор ее вида.

3. В результате компьютерного моделирования выявлена зависимость качественных показателей обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями (приведенный зазор, форма пятна контакта, отсутствие срезания зубьев) от методов формообразования зубьев и параметров зуборезного инструмента.

4. Установлена закономерность изменения приведенного зазора в процессе зацепления в зависимости от вида зубчатой передачи, ее параметров и параметров зуборезного инструмента.

5. Показано, что изменение приведенного зазора в процессе зацепления имеет место для цилиндрических передач с круговыми зубьями всех видов. Это обусловлено изменением кривизны линии зуба шестерни и колеса в различных сечениях по высоте зуба.

6. Выявлено, что изменение зазора в процессе зацепления торцовых профилей зубьев существенно зависит от ширины зубчатого венца, возрастая по мере его увеличения.

7. Наименьшему изменению приведенного зазора в процессе зацепления подвержена полуобкатная передача, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса. Для полуобкатной передачи, шестерня которой изготовлена на базе производящей рейки, изменение приведенного зазора достигает наибольшего значения, что обусловливает неблагоприятную форму пятна контакта и затрудняет использование этого метода для формообразования зубьев широковенцовых колес.

8. Обобщенная методика расчета геометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями принята для использования при проектировании зубчатых передач в ОАО «Щеглов-ский вал» и АО «Алексинский завод тяжелой промышленной арматуры»

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Васин В.А. Улучшение эксплуатационных характеристик передач при использовании цилиндрических колес с круговыми зубьями. //Технологическая системотехника. Сборник трудов первой международной электронной научно-технической конференции. - Тула: Гриф и К", 2002. - С.212-214.

2. Васин ДА., Бобков М.Н. Погрешность зуборезных головок, оснащенных резцами с коническими задними ¡поверхностями."//Технологическая системотехника. Сборник трудов первой международной электронной научно-технической конференции. - Тула: Гриф и К0, 2002.-С.209-211.

3. Васин В.А., Бобков М.Н. Возможность создания единой обобщенной методики геометрического расчета цилиндрических передач с круговыми зубьями. // Известия ТулГУ. Серия «Машиностроение». - Вып. 2. - Инструментальные системы: прошлое, настоящее, будущее: Труды международной науч.-техн. конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина. - Тула: ТулГУ, 2003. - С.287-291.

4. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Васин В.А. Полуобкатные цилиндрические передачи с круговыми зубьями и механизм обката для их изготовления. // Известия ТулГУ. Серия «Технология машиностроения». - Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С.51-55.

5. Васин В.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Расчет толщины вершины кругового зуба цилиндрического колеса. // Известия ТулГУ. Серия «Технология машиностроения». - Вып. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С.39-47.

6.Международная научно-техническая электронная интернет-конференция "Технология машиностроения 2004" [Электронный ресурс]: Труды электронных интернет-конференций по технологии машиностроения/ Тульский гос. ун-т. - Электр, журн. - Тула:

ТулГУ, 200_. - Режим доступа: http://www.nauka.tula.ru, свободный. - Загл. с экрана. - № гос.

регистрации 0220409933.

Проектирование цилиндрической передачи с круговыми зубьями как задача математического программирования / Васин В.А., Ковешников В.А., Бобков М.Н. // Международная научно-техническая электронная интернет-конференция "Технология машиностроения 2004" [Электронный ресурс]. - 2004. - Вып. 1.

7. Васин В.А., Чемшит В.Е. Специальные способы заточки стандартных зуборезных головок. // СТИН. - 2005. - № 2. - С. 39.

8. Васин В.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Обработка арочных зубьев цилиндрических колес. // СТИН. - 2005. - № 4. - С. 26-29.

Изд лиц ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать <• Формат бумаги 60x84 1/16- Бумага офсетная. Усл. печ. л. Уч.-изд. л. Тираж ""■ экз. Заказ

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тул ул. Болдина, 151

05-1 395 3

РНБ Русский фонд

2006-4 9119

Основные условные обозначения параметров зубчатой передачи и зуборезного инструмента.

Введение.

1 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС С АРОЧНЫМИ ЗУБЬЯМИ. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ АРОЧНЫХ ЗУБЬЕВ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС.

1.1 Использование роторов с круговыми зубьями в шестеренных насосах.

1.2 Секторная пара с круговыми зубьями в изделии АК

1.3 Применение цилиндрических колес с круговыми зубьями в главной передаче ведущих мостов автомобиля КамАЗ.

1.4 Обзор существующих методов обработки арочных зубьев.

1.4.1 Метод обката с периодическим делением.

1.4.2 Полуобкатной метод нарезания цилиндрических колёс с круговыми зубьями на базе производящей рейки.

1.4.3 Полуобкатной метод нарезания цилиндрических колёс с круговыми зубьями на базе производящего колеса.

1.4.4 Метод нарезания цилиндрических колёс с циклоидальной линией зуба.

1.4.5 Метод обработки зубьев спирально-дисковым инструментом.

1.5 Анализ методов формообразования арочных зубьев цилиндрических колес.

2 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СТАНОЧНОГО И РАБОЧЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЁС

С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ.

2.1 Расчет геометрии станочного и рабочего зацепления при обработке колес обкатных передач.

2.1.1 Вывод уравнений производящих поверхностей и определение координат точек торцовых профилей зубьев.

2.1.1.1 Уравнения производящей поверхности при обработке выпуклых сторон зубьев.

2.1.1.2 Определение координат точек торцового профиля выпуклой стороны зуба шестерни в системе координат заготовки.

2.1.1.3 Определение координат точек торцового профиля выпуклой стороны зуба шестерни в передаче.

2.1.1.4 Уравнения производящей поверхности при обработке вогнутых сторон зубьев колеса.

2.1.1.5 Координаты точек торцового профиля вогнутой стороны зуба колеса в системе координат заготовки.

2.1.1.6 Определение координат точек торцового профиля вогнутой стороны зуба колеса в передаче.

2.1.2 Расчёт приведённого зазора модифицированных поверхностей зубьев в торцовом сечении.

2.1.3 Приближённый расчёт номинального радиуса R02 кривизны зуба производящей рейки, определение диапазона изменения углов в, толщины вершины зуба на торце и фаз рабочего зацепления.

2.2 Расчёт геометрических параметров станочного и рабочего зацепления полу обкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями.

2.2.1 Расчёт профилей зуба колеса в средней и торцовой плоскостях.

2.2.2 Расчет профиля зуба шестерни в средней плоскости.

2.2.3 Расчет координат, определяющих положение шестерни в станочном зацеплении с производящей рейкой.

2.2.4 Вывод зависимостей для расчёта торцового профиля выпуклой стороны зуба шестерни, сформированной на базе производящей рейки.

2.2.5 Расчёт координат точек торцовых профилей зубьев шестерни и колеса в передаче и приведенного зазора 4.

2.2.6 Формообразование выпуклых сторон зубьев шестерни на базе производящего колеса.

2.2.6.1 Расчёт параметров установки и угла поворота шестерни.

2.2.6.2 Расчёт координат точек торцового профиля выпуклой стороны зуба шестерни.

2.2.6.3 Расчёт координат точек торцовых профилей зубьев шестерни и колеса в рабочем зацеплении.

Вывод.

3 РАЗРАБОТКА ОБОБЩЁННОЙ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИОННОГО РАСЧЁТА ГЕОМЕТРИИ ОБКАТНЫХ И ПОЛУ ОБКАТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ.

3.1 Оптимизационная модель станочного и рабочего зацепления при проектировании обкатной передачи.

3.2 Оптимизационная модель станочного и рабочего зацепления при проектировании полуобкатных передач.

3.3 Анализ модели цилиндрической передачи с круговыми зубьями и обоснование метода оптимизации.

3.4 Особенности решения оптимизационных задач методом скользящего допуска.

3.5 Почти допустимые точки (квазидопустимость).

3.6 Результаты расчета геометрических параметров цилиндрических передач с круговыми зубьями.

Выводы.

4 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ЗУБОРЕЗНЫХ ГОЛОВОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ЗАТОЧКИ ЗАТЫЛОВАННЫХ

РЕЗЦОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕРИЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СТАНДАРТНОЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ.

4.1 Зуборезные резцовые головки и головки-протяжки с затылованными резцами.

4.2 Разработка способов заточки затылованных резцов на универсальном оборудовании.

4.3 Определение параметров наладки для заточки зуборезной головки.

Выводы.

Актуальность работы. В ряде случаев существенное улучшение экс-плутационных характеристик цилиндрических зубчатых передач может быть достигнуто за счёт применения колес с арочными, в частности с круговыми, зубьями. По сравнению с прямозубыми и косозубыми колёсами они имеют следующие преимущества.

1. В передаче сравнительно легко достигается продольная локализация контакта боковых поверхностей зубьев.

2. Отсутствует кромочный контакт зубьев, вызываемый погрешностями изготовления передачи и её деформацией под нагрузкой.

3. Увеличивается изгибная и контактная прочность зубьев.

4. Возрастает плавность работы передачи, улучшаются ее виброшумовые характеристики.

Одними из наиболее перспективных объектов, в которых могут быть использованы цилиндрические колёса с круговыми зубьями, являются шес-терённые насосы большой производительности и низкого давления, получившие значительное распространение в различных отраслях машиностроения и превосходящие другие типы насосов по простоте, весовым характеристикам, себестоимости и надёжности. Обладая вышеперечисленными достоинствами, они имеют, однако, существенный недостаток - значительные вибрацию и шум при работе. Применение в шестерённых насосах роторов с круговыми зубьями позволяет существенно улучшить их виброшумовые характеристики.

Другой весьма перспективной областью применения цилиндрических колёс с круговыми зубьями является производство грузовых автомобилей. Так, в главной передаче заднего моста автомобиля КамАЗ имеются цилиндрические косозубые колёса с модулем 6 мм. В связи с возникающими при их работе значительными осевыми нагрузками соответствующие валы устанавливают в радиально-упорные роликовые подшипники. Осевой зазор в подшипниках должен тщательно регулироваться при сборке мостов и в процессе эксплуатации машины, поскольку уменьшение или увеличение зазора приводит к нарушению нормальной работы и преждевременному выходу из строя подшипников и зубчатых колёс. Использование цилиндрических колёс с круговыми зубьями позволяет устранить осевые нагрузки, упростить конструкцию, изготовление и эксплуатацию заднего моста. В частности, отпадает необходимость в регулировании осевого зазора в подшипниках, в регулировочных гайках, нарезании резьбы большого диаметра в корпусе и т.д.

Примером из другой области, где целесообразно применение колёс с круговыми зубьями, является секторная пара с передаточным числом U—10, используемая в механизме вертикального наведения ствола автоматического артиллерийского комплекса. Поскольку передача работает в неблагоприятных условиях - повышенные нагрузки ударного характера в сочетании с консольным креплением колес - к ней предъявляются весьма жёсткие требования по точности, в частности по форме и расположению пятна контакта. Однако расчёт величин отклонения от параллельности и перекоса осей в секторной передаче показал, что для обеспечения нормального функционирования передачи необходимо прибегать к пригоночно-регулировочным работам или ужесточать допуски на составляющие звенья до величин практически неприемлемых. В результате анализа ряда работ было установлено, что переход к цилиндрической передаче с круговыми зубьями наряду с другими преимуществами позволит избежать выполнение пригоночно-регулировочных операций, поскольку такие передачи имеют значительно меньшую чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа.

Как показывает опыт, разработка технологии формообразования зубьев нестандартных передач является весьма трудоемкой процедурой и требует, в частности, предварительного расчёта геометрии таких передач. Анализ известных методик геометрического расчёта обкатных и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями показал, что они имеют общую структуру, но отличаются геометрическими и кинематическими схемами станочного зацепления и некоторыми параметрами рабочего зацепления. С другой стороны, поскольку методики разрабатывались в разное время, с использованием ЭВМ различных поколений и для различных по конструкции и назначению зубчатых передач, они не обладают унифицированным подходом к решению задачи проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями и не являются «взаимозаменяемыми». Это обусловливает их существенный недостаток: при необходимости выбора того или иного вида передачи и, следовательно, того или иного метода изготовления зубчатых колёс приходится последовательно рассчитывать её параметры по каждой из методик и сравнивать результат. Это приводит к неоправданным затратам времени и не позволяет оперативно решать вопрос о том, какой из методов зубооб-работки является рациональным для данной передачи. К этому следует также добавить, что методика автоматизированного расчёта геометрических параметров полуобкатной передачи, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса, до настоящего времени не была разработана.

С учётом изложенного разработка обобщённой методики автоматизированного расчёта геометрии обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями представляется нам задачей, имеющей существенное значение и актуальной для современного машиностроения.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по гранту 00-15-99064.

Цель работы состоит в повышении эффективности подготовки производства цилиндрических колёс с круговыми зубьями.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. На основе анализа существующих способов формообразования круговых зубьев цилиндрических колёс и методик геометрического расчёта цилиндрических передач с круговыми зубьями разработать обобщённую методику расчёта геометрии таких передач.

2. Разработать оптимизационную модель станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение, позволяющие обоснованно выбрать вид цилиндрической передачи с круговыми зубьями, выполнить расчёт её геометрических параметров и параметров зуборезного инструмента.

3. Установить взаимосвязь геометрических параметров передачи и параметров зуборезного инструмента с закономерностью изменения приведённого зазора в процессе зацепления.

Методы исследований. В работе использованы теория и геометрия зубчатых зацеплений, математический аппарат аналитической и дифференциальной геометрии. Компьютерное моделирование проводилось на персональной ЭВМ на основе численных методов математического анализа и теории компьютерного моделирования.

Научная новизна. Установлена закономерность изменения приведённого зазора в процессе зацепления в зависимости от геометрических параметров обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями и параметров зуборезного инструмента.

Разработана обобщённая методика расчета геометрических параметров обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями, позволяющая на основе компьютерного моделирования осуществлять обоснованный выбор вида передачи, её оптимизированное проектирование и определение параметров зуборезного инструмента.

Практическая ценность работы заключается в создании оптимизационной модели цилиндрической передачи с круговыми зубьями и программного обеспечения, использование которых позволяет:

- повысить эффективность подготовки производства цилиндрических колёс с круговыми зубьями;

- определить параметры зубчатых передач и зуборезного инструмента, обеспечивающие благоприятный контакт боковых поверхностей зубьев в передаче.

Реализация результатов работы. Обобщенная методика расчёта геометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение приняты для использования при проектировании зубчатых передач новых перспективных изделий в ОАО «Щегловский вал» (г. Тула) (приложение Б) и АО «Алексинский завод тяжёлой промышленной арматуры» (приложение Г). Кроме этого результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Технология машиностроения» ТулГУ при выполнении дипломных проектов и магистерских диссертаций (приложение В).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на ежегодных НТК ТулГУ в 2002-2005 годах, на международной электронной НТК «Технологическая системотехника» (Тула, 2002 г.), на международной НТК, посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина (Тула, 2003 г.), а также на международной научно-технической электронной интернет-конференции «Технология машиностроения 2004» [Электронный ресурс].

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей.

Автор выражает глубокую благодарность к. т. н., доценту В.А. Ковешникову за оказанную помощь в процессе выполнения работы, критические замечания и рекомендации.

Выводы

1 .В единичном и мелкосерийном производстве зубчатых колес с круговыми зубьями применение специальных станков для заточки зуборезных головок нерационально. В этом случае целесообразно использовать универсальные и универсально-заточные станки, оснащенные стандартными делительными устройствами. При наличии на производстве заточных станков с ЧПУ типа ВЗ-452Ф4 (Белоруссия, Минский завод заточных станков) их также можно использовать для заточки зуборезных головок.

2.Наладка универсального оборудования заключается в том, чтобы расположить переднюю поверхность резца параллельно рабочей плоскости при заточке. Для этого могут быть использованы расчетные зависимости, приведенные в данном разделе диссертации.

136

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности конструкторско-технологической подготовки производства зубчатых передач. При этом получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Повышение эффективности подготовки производства цилиндрических обкатных и полуобкатных передач с круговыми зубьями достигнуто за счет создания обобщенной методики расчета геометрических параметров таких передач.

2. Разработанная оптимизационная модель станочного и рабочего зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями и соответствующее программное обеспечение позволили на стадии подготовки производства осуществлять геометрический и кинематический анализ зацепления, оценивать качественные показатели зубчатой передачи и обосновывать выбор ее вида.

3. В результате компьютерного моделирования выявлена зависимость качественных показателей обкатной и полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями (приведенный зазор, форма пятна контакта, отсутствие срезания зубьев) от методов формообразования зубьев и параметров зуборезного инструмента.

4. Установлена закономерность изменения приведенного зазора в процессе зацепления в зависимости от вида зубчатой передачи, ее параметров и параметров зуборезного инструмента.

5. Показано, что изменение приведенного зазора в процессе зацепления имеет место для цилиндрических передач с круговыми зубьями всех видов. Это обусловлено изменением кривизны линии зуба шестерни и колеса в различных сечениях по высоте зуба.

6. Выявлено, что изменение зазора в процессе зацепления торцовых профилей зубьев существенно зависит от ширины зубчатого венца, возрастая по мере его увеличения.

7. Наименьшему изменению приведенного зазора в процессе зацепления подвержена полуобкатная передача, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса. Для полуобкатной передачи, шестерня которой изготовлена на базе производящей рейки, изменение приведенного зазора достигает наибольшего значения, что обусловливает неблагоприятную форму пятна контакта и затрудняет использование этого метода для формообразования зубьев широковенцовых колес.

8. Обобщенная методика расчета геометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями принята для использования при проектировании зубчатых передач в ОАО «Щегловский вал» и АО «Алексинский завод тяжелой промышленной арматуры».

1. Бобков М.Н. Технология обработки круговых зубьев роторов шесте-рённых насосов: Дис. . канд. техн. наук. Тула: ТулПИ, 1988. - 269 с.

2. Ананьев В.Н. Изготовление цилиндрических полуобкатных зубчатых пар с круговыми зубьями: Дис. . канд. техн. наук. Тула: ТулПИ, 1989. -189 с.

3. Бобков М.Н. Теоретические аспекты технологии изготовления цилиндрических колёс с круговыми зубьями: Дис. . д-ра техн. наук. Тула: ТулГУ, 1998.-379 с.

4. Груничев А.В. Технологические аспекты проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями и зубообрабатывающих инструментов (на примере передач ведущих мостов автомобиля КамАЗ): Дис. . канд. техн. наук Тула, 1994. - 269 с.

5. Догода М.И., Тереник В.Д. Зубчатые передачи с круговой и циклои-далькой линией зуба, технологические особенности их изготовления //Технология механосборочного производства: Сб. науч. тр. Краматорск, 1975.-Вып. 19. - С. 55 -59.

6. Ратманов Э.В. Аналитическое и экспериментальное исследование зацепления цилиндрических зубчатых колес, образованных спирально-дисковым инструментом: Дис. канд. техн. наук. -М., 1977. 165 с.

7. Дрововозов Г.П. Исследование геометро-кинематичееких схем зубчатых зацеплений, образованных с помощью производящего колеса: Дис. . канд. техн. наук. Новосибирск, 1980. - 150 с.

8. Решетов JI.H., Догода М.И., Клин М.В. Особенности геометрии и зубонарезания цилиндрических квазиэвольвентных передач с циклоидальной линией зуба//Изв. ВУЗов. Машиностроение. -1980. № 5. - С. 48 - 52.

9. Решетов JI.H., Догода М.И., Клин М.З. Некоторые вопросы геометрии цилиндрических зубчатых передач с циклоидальной линией зуба //Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1980. - № 4. -С. 49-53.

10. Отчет о выполнении мероприятий по улучшению ВШХ насосов ШФ8-25 /Ливенский филиал ВНИИГидромаш. Ливны, 1985. - 11 с.

11. ГОСТ 1643-81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. М.: Изд-во стандартов, 1981. — 69 с.

12. Айрапетов Э.Л., Апархов В.И., Генкин М.Д. Влияние концентрации нагрузки на уровень возмущающих сил в косозубых передачах // Вибрации механизмов с зубчатыми передачами: Сб. научн. тр. М.: Наука, 1978. — С.8-11.

13. Генкин М.Д. Шум зубчатых колес, причины его возникновения,контроль, анализ //Современные методы оценки качества и пути повышения точности изготовления зубчатых передач: Сб. науч.тр. М.: Машгиз, 1962. -С. 5-25.

14. Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. 2-е изд. перераб. - JL: Судостроение, 1971. - 416 с.

15. Юдин Е.М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет.- 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1964. - 236 с.

16. Васин В.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Обработка арочных зубьев цилиндрических колес. // СТИН. 2005. - № 4. - С. 26-29.

17. Коганов И.А. Исследование методов скоростного фрезерования зубчатых профилей: Дис. канд. техн. наук. Тула, 1952.-253с.

18. Коганов И.А. Прогрессивная обработка зубчатых профилей и фасонных поверхностей. Тула, 1970. - 181 с.

19. Коганов И.А. Разработка и исследование новых методов формообразования зубчатых профилей и фасонных поверхностей с использованием твердосплавных инструментов: Дис. д-ра техн. наук. - Тула, 1968. - 304 с.

20. Коганов И.А., Шейнин Г.М. Фрезерование цилиндрических колес с круговыми зубьями на вертикально-фрезерном станке //Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1969. -№ 10. - С. 181 - 184.

21. Севрюк В.Н. Геометрия цилиндрических передач с круговым зубом //Углеобогатительное оборудование. М., 1967. С. 434 - 446.

22. Севрюк В.Н. Геометрия цилиндрических эвольвентных передач с круговым зубом //Вопросы технологии машиностроения. Киев, 1971. - С.ЗЗ-44.

23. Шахбазов Н.А. Исследование геометрии и особенностей формообразования круговых зубьев цилиндрических колес: Дис. .канд. техн. наук. -Тбилиси, 1974. 179 с.

24. Лопато Г.А. Вопросы расчета цилиндрических передач с круговыми зубьями //Повышение технического уровня, совершенствование методов расчета и конструирования зубчатых передач, редукторов и их узлов: Сб. научн. тр. -Харьков, 1974. С. 169 - 170.

25. Сидоренко А. К. Зубчатая передача "70-НКМЗ". М.: Машиностроение, 1984. - 78 с.

26. Скляров А.Е. Исследование цилиндрических передач с круговыми зубьями: Дис. канд. техн. наук. Донецк, 1974. - 165 с.

27. Кравчук А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование цилиндрической передачи с дуговыми зубьями: Дис. . канд. техн. наук. Л., 1976.- 190 с.

28. Малеин В.Л. Теория зацепления цилиндрических колес с круговыми зубьями //Зубчатые и червячные передачи. Некоторые вопросы геометрии, кинематики, динамики, расчета и производства. М.: Машиностроение, 1974.-С. 27-35.

29. Kotsch L. Polodtoczone przekladnie walcowe z zebami lukowymiksztal-towanie uzebienia //Czasopismo Techniczne 1964. - № 8.- c.25-50.

30. Jchibashi A. The characteristics of circular-arc-toothed cylindrical gears// Bull JSME. 1966. -V.9. - № 33 - p.200-208.

31. Шейнин Г.М., Ананьев B.H., Бобков М.Н. Механизм модификации обката зубообрабатывающего станка // Станки и инструмент. — 1990. № 6. — С. 18-19.

32. Шейнин Г.М., Ананьев В.Н. Расчет торцовых зазоров в полуобкатных цилиндрических передачах с круговыми зубьями. Тула, 1989. - 54с.: ил. - Деп. во ВНИИТЭМР 14.12.88, № 445. - Мш 88.

33. Евстигнеев М.И. Исследование метода нарезания цилиндрических колес с дуговыми зубьями: Дис. канд. техн. наук. М., 1948. - 148 с.

34. Евстигнеев М.И. Основные параметры производящей рейки для нарезания колес с дуговыми зубьями //Труды Московского авиационного института. М., 1956. - Вып.-70. - С.5 - 18.

35. Кедринский В.Н., Писманик К.М. Станки для обработки конических зубчатых колес. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1967— 189 с.

36. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Васин В.А. Полуобкатные цилиндрические передачи с круговыми зубьями и механизм обката для их изготовления. // Известия ТулГУ. Серия «Технология машиностроения». Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С.51-55.

37. ГОСТ 19325-73. Передачи зубчатые конические. Термины, определения и обозначения М.: Изд-во стандартов, 1973.-134с.

38. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Груничев А.В. Расчёт профилей круговых зубьев колёс полуобкатной цилиндрической передачи. // Исследования в области технологии машиностроения и сборки машин: Сб. науч. тр. Тула: ТулГТУ, 1993.-С. 55-64.

39. ГОСТ 16532-70. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчёт геометрии// ГОСТ 16530-83 и др. Передачи зубчатые.-М., 1983.-С. 77-118.

40. Васин В.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Расчет толщины вершины кругового зуба цилиндрического колеса. // Известия ТулГУ. Серия «Технология машиностроения». Вып. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С.39-47.

41. Гиг Дж.ван Прикладная общая теория систем, кн.1, кн. 2 / Пер. с англ. -М.: Мир, 1981.- 731с.

42. Моисеев А.В. и др.; Методы оптимизации.- М.: Наука, 1978. — 348с.

43. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. -534с.

44. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 349 с.

45. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 320 с.

46. Международная научно-техническая электронная интернет-конференция "Технология машиностроения 2004" Электронный ресурс.: Труды электронных интернет-конференций по технологии машиностроения/

47. Тульский гос. ун-т. Электр, журн. - Тула: ТулГУ, 200. - Режим доступа:http://www.nauka.tula.ru, свободный. Загл. с экрана. - № гос. регистрации 0220409933.

48. Калашников С.Н. Зуборезные резцовые головки. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. - 162 с.

49. Зубчатые передачи: Справочник / Е.Г. Гинзбург, Н.Ф. Голованов, Н.Ф. Фирун, Н.Т. Халебский: Под общ. ред. Е.Г. Гинзбурга.- 2-е изд., перераб. и доп. JL: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1980.- 416с.

50. Производство зубчатых колес: Справочник / С. Н. Калашников, А. С. Калашников, Г. И. Коган и др.; Под общ. ред. Б. А. Тайца. 3-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.

51. Калашников С.Н., Калашников А.С. Зубчатые колеса и их изготовление М.: Машиностроение, 1983.-264с.

52. ГОСТ 11902 77. Головки зуборезные для конических и гипоидных зубчатых колес с круговыми зубьями. Основные размеры. — М.: Изд-во стандартов, 1977. - 10с.

53. ГОСТ 11903 77. Головки зуборезные для конических и гипоидных зубчатых колес с круговыми зубьями. Конструкция и размеры. - М.: Изд-во стандартов, 1977. - 11с.

54. ГОСТ 11906-77. Головки зуборезные для конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1977.-6с.

55. ОСТ 2И45-4-79. Головки зуборезные чистовые для конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Утв. и введение в действие Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР 10.4.79., 1979.

56. ОСТ 2И45-5-79. Головки зуборезные черновые для конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Утв. и введение в действие Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР 10.4.79., 1979.

57. А.с. 1096055 (СССР) Зуборезная головка. Барац Я.Н., Варчев В.М.,1984.

58. Справочник инструментальщика/ Н.А. Ординарцев, Г.В. Филлипов, А.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева.- JL: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1987,- 486с.: ил.

59. Калашников С. Н., Калашников А. С. Новые станки, методы и инструмент для изготовления конических зубчатых колес // Технология автомобилестроения: научно-технический реферативный сб. М., 1979. - №6. - С. 21-28.

60. Васин В.А., Чемшит В.Е. Специальные способы заточки стандартных зуборезных головок. // СТИН. 2005. - № 2. - С. 39.

61. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, 1986. -544с.