автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Оценка работоспособности цилиндрических передач с арочными зубьями с двухточечным контактом

1 ~ ' t - . -, „ КУРГАКСКИЯ М^ЯОСТРОИТЕШШ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ШТИН Олег Аркадьевич 1

УДК 621.833:539.4-

ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ Ш1ШЩРИЧЗСШ: ГЕРЕЛЛЧ С АР0ЧШ2Ш ЗУБЬЯМИ С ДВУХТОЧЕЧНА КОНТАКТОМ

Специальность 05.02.02 'Машиноведение и детали машин'

АВТОРЕЭЕРАТ

диссертации на соескееиэ ученой степени кандидата тэзяичоских наук

Курган-1994

Работа выполнена в Курганском капиностроительвок институте.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор СЫЗРА1ЩЕВ Б.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ЕЯАГОНРАВОЗ A.A.

- кандидат технических наук, доцент ХУД0Р0ЖК03 С.К.

Ведущее предприятие

- Курганский завод колесных тягачей им. Д.М.Карбышева (г.Курган).

Защита диссертации состоится ¿/¡¿ф&л^? 1934 года на заседании специализированного совета К 054.18.01 Курганского машиностроительного института (640665, г.Курган,пл.им.Ленина,КШ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курганского машиностроительного института.

Отзывы в двух экзехшлярах, заверенные пэчатью, просим высылать в адрес института.

Автореферат разослан т 994 г_

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

РАТМАНОВ Э.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛШЫ. Цилиндрические прямозубые и косозубые зубчатые передача являются основой большинства современных машин я механизмов и, в значительной мере, определяют их техническое со- ' стояние л надежность. Непрерывно возрастающая удельная нагругенно-сть машин при ограниченной жесткости деталей,сшибках их изготовления и монтажа приводит к резкой неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого веща и, как следствие, недостаточному ресурсу передачи. Данная проблема решается в настоящее время путем создания передач, обладавших адаптивными свойствами к условиям на-гружения за счет движений самоустановки и локализации контакта в зацеплении зубьев. Указанное свойство в полной мере реализуется в цилиндрических передачах с арочными зубьями с двухточечным контактом.

Работа является составной частью г/б теш 160-135/08 инновационной научно-технической программы Государственного комитета F9 ю высшему образованию 'Прогрессивные зубчатые передачи'.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель работы-предложить способы юлучения в цилиндрической передаче с арочными зубьями двухточечного контакта зубьев, исследовать геометрические характеристики такого зацепления, провести сопоставительный анализ нагруяенности «штакта и экспериментально оценить работоспособность новых пере-:зч. В соответствии с целью исследования были поставлены основные задачи работы:

-предложить конструктивные решения и технологические методы гаготовления арочных зубьев, обеспечивание в передаче двухточечный сарзктер касания зубьев з любой .фазе зацепления;

-разработать и реализовать в программном комплексе для IEM ?С ■teтолики: геометрического расчета передач с двухточечным контактом, >пределэния точек активных действующа линий б зацеплении, расчета гелей приведенных зазоров з конечной окрестности точек касания гла-;ных поверхностей арочных зубьев;

-осуществить адаптации метода и программах средств расчета гонтактной нагрухенности передач с арочными зубьями с локализования контактом к исследуемым передачам и путем расчета на ЗЕМ оце-нть эффективность применения передач с двухточечным контактом для )ядз высояонагругенных трансмиссий малин;

-провести стендовые испытания передач, а процессе которых ус- ■ ■ановить закон распределения напряжений в основании арочных зубьев [ля передач, отличашихся характером касания зубьез в зацеплении.

3

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использовалась современные методы теории пространственных зубчатых зацеплений, численные методы решения задач на ЭВМ, экспериментальные метода оценю: циклических напряжений с использованием датчиков деформаций интегрального типа (ДШТГ), элементы методов математической статистики.

• НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Предложены способы изготовления арочных зубьев, обеспечивапцие в передаче двухточечный характер касания главных поверхностей зубьеЕ в любой фазе зацепления. Разработана математическая модель рабочего зацепления цилиндрических передач с аро-тыаш зубьями с двухточечным контактом, основанная на новом методе решения обратной задачи теории зацеплений. Созданы алгоритмы по определен;«) параметров точек активных действующих линий, расчету полей приведенных зазоров в конечной окрестности точек касания рабочих поверхностей зубьев. Путем стендовых испытаний с применением датчиков деформаций интегрального типа установлен уровень и характер изменения напряжений в основании арочных зубьев передач с локально-линейным, локализованным и двухточечным характером касания рабочих поверхностей прах реверсивной работе передач и при перекосах осей колес.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЗКОСТЬ. Разработаны методики и их реализующие программы для 1ВК ГС по расчету геометрически!: характеристик передач с двухточечным контактом. Осуществлена адаптация метода к программных средств расчета контактной ввгруаэкноста передач с локализованным контактом к исследуемым передачам. Определены области эффективного применения передач с двухточечным контактом по критерию контактной нагругеквости для ряда высоконагрукенных трансмиссий машин. Разработана методика аналитического расчета геометрических характеристик передач с двухточечным контактом.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ: 1. Методика расчета геометрических ха-рактергстик зацепления зубьев арочной формы с двумя зонами касания и результаты исследования передач с новой геометрией. 2. Результаты исследования характера распределения контактных напряжений в исследуемых цилиндрических передачах и сопоставительного анализа по оценке рациональной области применения передач с двухточечным контактом. 3. Результаты исследования величины и характера изменения напряжений в основании арочных зубьев колес, полученные с помощью ДЛИТ в процессе стендовых испытаний передач, отличавшихся геометрическими характеристиками контакта.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методики и программы применялись при выполнении хоздоговоров с машиностроительным заводом 4

m. В.КЛенкна(г.Кургак). мшшостроительнш. звеодо?«! им В.М.Ряби-коез(г.Тула), ззводом промишле'ннах трактороЕ(г.Чебоксары).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работа долояенн и обсуждены ка Г.' .Всесоюзном симпозиуме 'Теория реальных передач зацеплением*. г. Курган, 19S3 г.; VIII Всесоюзной школе 'Расчет ;; управление надежностью Сольпих механических систем', г. Съердлсвск-г.Ксбу-летти, 19Э0 г.; V Vesrocyдарственном симпозиуме "Теория реальных передач зацеплением', г. Курган, 1993 г.; научном семинаре кафедры 'Летали матш' Курганского машиностроительного института, г.Курган, 1993 г. \

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано семь печатных трудов л получено одно авторское СЕИдетельстьо.

СТРУКТУРА И ОБЪЕЛ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех разделов основного текста и выводов, изложенных на 118 страницах мапннописи, содеркит 76 рисунков, 3 таблиц, список использованных источников из 146 наименования, приложения.

ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, положения, которые выносятся на защиту.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА V, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Способами формообразования поверхностей арочных зубьев, методами геометрического и прочностного расчета передач с арочными -убьяга и их экспериментальными исследованиями занимались З.Л.Ай-рапетов, В.Н.Ананьев. М.Н.Еобкоз, В.П.Городничий, М.И.Головачев, C.A.Ij-барь, Е.А.Деркавец, Г.П.Дроьовозсв, М.К.Догода, М.Л.Е£ихоб, .И.Д.Ионенко, И.А.Коганов, А.А.Кравчук, С.А.Лагутин, Р.А.Мацтй, В.Л.Малеин, В.М.Милютин, 3.В.Ратманов, Л.Н.Ресётов, Д.Н.Решетов, • В.Н.Скзраниев, В.Н.Севрвк, А.К.Сидоренко, Таня Петкова-Грозева, Н.А.Езхбазов, Г.М.ЕеЯнкн и другие ученые.

Арочные зубья в цилиндрическом сечении выпукло-вогнутые, имеют переменный угол наклона зуба, достигающий мак сила льных ве-личзш на торцах зуба и равный нулю в его среднем сечении. Такая ферма зубьев приводит к изменению свойств и характеристик передач: увеличивается изгибная прочность зубьев, появляется способность к самоустановке колес под нагрузкой, уменьшается чувствительность передачи к первичным и вторичным погрешностям взаимного положения колес.

• Расширение потенциальных возможностей передач с арочныыя зубьями может бить достигнуто путем разнесения зон контакта; такие передачи Судам называть передачами с двухточечным контактом. Наличие симметрично расположенных двух активных действующи жй на участках поверхностей зубьев с увеличенным углом наклона ведет к повышению самоустанавдиваеыостк колес под нагрузкой (аналогично передачам с шевроннши зубьями), что в совокупности о обаими свойствами арочных зубьв:) позволяет ожидать от передач с двухточечным контактом повышения Еесущей способности при изменяющихся внешних условиях нагружения. Однако, несмотря на известность существования двухточечного касания рабочих поверхностей арочных зубьев (это показали в своих работах М.Л.Ерихов, в.Н.Снзранцев, Б.м.Васильев, Таня Петкова-^озева), несущая способность передзч с двухточечным контактом до сих пор не изучалась. В связи с этим в рзСоте были поставлены задачи получения двухточечного касания рабочих поверхностей арочных зубьев, расчета геометрических характеристик зацепления и оценки работоспособности передач по критериям нагруженности контакта и изгибной прочности зубьев колес.

К настоящему времени основные способы формообразования поверхностей арочных зубьев изучены с достаточной полнотой. Разработаны математические модели, описывающие главные поверхности арочных зубьев. В то г® время известные методики геометрического расчета переда' с арочным:! зубьями базировались на обеспечении в зацеплении линейного или точечного характера касания с различной плотностью прилегани контактирующих поверхностей. Получение в зацеплении арочных зубьев двухточечного контакта требует разработки новых методик их гэо:.'етри ческого расчета, которые в рамках известных моделей формообразовани. арочных зубьев позволили бы так трансформировать геометрию их актив ных поверхностей, чтобы.при зацеплении арочных зубьев в их средней части образовался зазор, а контактирование зубьев осуществлялось ь двух зонах, желательно симметрично расположенных относительно средней части арочных зубьев на некотором расстоянии от нее.

Анализ современных методов расчета размеров площадок контакта и законов распределения по ним удельных нагрузок и напряжений '.в зацеплении колес цилиндрических передач показал, что исследование нагруженности зацепления арочных зубьев с двухточечным контактом целесообразно выполнять на основе методов, базирующихся на решении краэвой задачи с расчетной моделью е Биде сингулярного интегрального уравнения, при адаптации к ноеым условиям контакта.

Иа всех изввотных средств экспериментальной оценки деформаций

б

и напряжений в губьях колес наиболее простыми и достаточно универсальными являются датчики деформаций интегрального тктзГЛЮТ), метод; изготовления, калибровки к применения которых разработаны е Курганском машиностроительном институте.

Приникая во внимание то, что при оценке э-йективности передач с арочными зубьями, б том числе и с двухточечным контактом, ваянн знания не только контактной, но и изгкбной прочности зубьев, результаты по исследованию которая в ранее выполненных работах не в полной мере согласуются, целесообразно оценить и сопоставить характер и уровень напряквнгП, возникающих в основании арочных зу-бьеЕ с различным характера;« касания рабочих поверхностей, при работе передачи в реальных условиях эксплуатации и воспользоваться для этого ноеыуи средствами измерения деформация- ддкт.

2. ГЕОЖГРЭТЕСКТЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЩШВДРИЧЕСЮЕС ПЕРЕДАЧ С АРОЧ-

ныга зуеья\гл с двухточечкьсл характером касания побехностзт Предложены две схемы получения двухточечного контакта поверхностей арочных зубьев(рис.1 ). По схеме 1 двухточечный контакт достигается за счет смещения частей составной шестерни вдоль оси ее вращения в разные от средней расчетной плоскости стороны па некоторую величину . По схеме 2 образование двух точек касания поверхностей арочных зубьев иестернл и колеса происходит за счет обработки выпуклой стороны зуба иестерни инструментом, расчетный радиус которого больше расчетного радиуса инструмента при обработке зубьев колеса, а при обработке Еогнутой стороны зуба шестерки- г>«ен1ше. Для реализации предложенных схем выбран способ формообразования с.рочных зубьев сплрально-дисксьым инструментом с производящей поверхностью в виде эвольвентного геликоида, облада-кций высокой технологичностью ( разработкой таких инструментов и способов нарезания с их помощью арочных зубьев колес занимался научил коллектив, возглавляемый М.Л.Ериховым). Реализация схем 1 и 2 принципиально возможна и.при других способах формообразования поверхностей арочных зубьев.

В основе математической модели рабочего зацепления передач с арочными зубьям;! с двухточечным контактом, образованных по схеме мб 1, лэеит условное смешение поверхности зуб? колеса вдоль оси его врасения в разные стороны от средней расчетной плоскости шестерни на некоторые величины Модель такого рабочего зацепления сводится к рззекию обратной задачи зацепления в каждой из двух точек касания поверхностей зубьев пестерни и колеса, з математически

7

схема 1 сжемол

fitíC. i. CflocoSà! aïpa$oioHua дёухточечмого еомтокто £¿яусллении cpovu*/)с _¡y£j>e¿ ци/шндрииеских колее

•2о -if -to -S О f *о /5 SO

Pue. 2. По/южение rove* косо fue и приведенные ¿ауры S лередоче с дбухточечны*! контактом, С5рв*о£анной ле схема* 2 и Ж, njSir tQneimnuu fiopoA/e rpo¿ ¿ ¿j 2f>i-

представляет собой две системы, каждая пз которых состоит вз сеиа трансцейденткых уравнений. Условием правильного касания поверхностей зубьев шестери и колеса в обеих точках одновременно является обеспечение в них одних и тех та углов поЕоротз шестерни и колеса е рабочем зацеплении, что дает, как показано в диссертации, равные по абсолютной величине, по разные по знаку величины смешений поверхности зуба колеса относительно поверхности зуба шестерни.

Математическая модель рабочего зацепления передач с арочными зубьями с двухточечным контактом, образованных по схеме 2 , строится на предположении, что в одной из образованных по схеме 1 точек нэ зубе шестерни суцествуе? касаш:-э с поверхностью зуба колеса, обработанного инструментом с большим или меньшим расчетным радиусом. Если при таких условиях существует касание поверхностей зубьев шестерни и колесз с другой стороны от средней расчетной плоскости зуба шестерки, то в зацеплении будет реализовал двухточечный контакт. Для первой точки решается задача синтеза зацепления по условии касания в ней поверхностей зубьев, реализуемая в виде системы пяти трансцендентных уравнений. Из решения этой системы определяется ноеый расчетный радиус инструмента и неизвестные параметры точки касания, принадлежащей поверхности зуба колеса. Параметры второй точки касания определяются пз решения обратной задачи зацепления, математическим представлением которой является система шести трзЕсцея-дентиых уравнений. Полученные решения свидетельствуют о наличии двух точек касания поверхностей зубьев шестерни и колеса, при этом поверхность зуба колеса не смешена относительно зуба шестерки, а вторая точка касания на губе шестерки совпадает со второй точкой касания в передаче с двухточечны* контактом, образованной по 1 схеме. Для более стабильного решения систем уравнений была разработана обшая модель для обратной задачи теории' зацеплений, которая объединяет услоейя правильного касания поверхностей в обеих точках одновременно и списывается системой четырнадцати трансцендентных уравнений; из решения которой находятся параметры обеих точек касания.

. Наиболее объективной информацией по оценке плотности прилегания контактируете поверхностей в конечной окрестности точки их касания являются зазоры, приведенные к направления внедрения контактирующих зубьев. Кроме того, аналитическая аппроксимация зазеров является исходной информацией для решения контактной задачи. В диссертации предлоген метод определения коэффициентов полинома четвертой степени, позволяесий аппроксимировать с еысокой стето-

ш>в точности(до 0,1 %) приведенные зазоры в продольном направлении зуба в конечной окрестности каждой из точек касания.

Расчет приведенных зазоров как в продольном направлении зуба, так и по его высоте производился по методике, разработанной В.Н. Скзраяцевым. Разработанные математические модели положены в основу программного комплекса на языке FORTRAN для IBM PC для исследования геометрии зацеплений передач с арочными зубьями с двухточечным контактом. На примере передачи т =5mm;Z1 =13, Z2-4T, Х1 =0,416, 72=2, U. -2 с помощью программного комплекса была рассмотрена геометрия зацепления арочных зубьев с двухточечным контактом, образованного по схемам 1 и 2, и изучено положение активных действующих линий п плоткоста прилегания рабочих поверхностей зубьев е конечной их окрестности при изменении наладочных(расчетные радиусы инструментов) и конструктивных (смещение л S ) параметров, при перекосе осей колес jf ,ггри выпукло-вогнутом и вогнуто-выпуклом характере касания поверхностей зубьев вестерни и колеса в различных фазах зацепления. Ка рис.2 показано положение точек касания выпуклой поверхности зуба шестерни и вогнутой колеса и приведенные зазоры для передач с двухточечным контактом, образованных по схемам 1 и 2.

Разработанные математические модели для рабочего зацепления передач с двухточечным контактом разрешимы аналитически относительно параметров обеих точек касания, необходимой величины смещения ¿S или расчетного радиуса инструмента при обработке зубьев колеса, при которых осуществляется касание поверхностей зубьев шестерни и коле-сз в двух точках, одна из которых задана. Перед этим необходимо получить по методу С.Г.Тютрина приближеннее аналитическое решение для линейной и угловых координат заданной на поверхности арочного зуба шестерни точки. Погрешность аналитического решения определяется только точностью определения параметров задаваемой точки. Кроме самостоятельного значения, данный метод позволяет получить хорощие начальные приближения для решения систем трансцендентных уравнений в разработанном программном комплексе.

3. РАСЧЕТНАЯ ОПЕНКА КОНТАКТНЫХ НАЛРЯКШ В ПЕРЕДАЧАХ С ДВУХТОЧЕЧНЫМ ХАРАКТЕРОМ КАСАНИЯ ЗУБЬЕВ

Осуществлена адаптация программных средств, реализующих метод расчета нагруженности зацепления в передачах с арочными зубьями с локализованным контактом,к исследуемым передачам. Параметры точек начального касания поверхностей и коэффициенты функций приведенных зазоров вводятся в программу в виде исходных данных, полу-10

ченных на этапе компьютерного моделирования'рабочего зацепления передач с двухточечным контактом. Для передач, образованных по схеме 1, вэличина смещения частей шестерни & 3 выбирается такой, чтобы площадка контакта на выходила за пределы зуба каждой из частей шестерня при любой фазе ее зацепления с колесом, при этом принималось допущение, что каждая из частей шестерни подвергается воздействии нагрузки, равной половине от суммарной нагрузки в зацеплении арочных зубьев. При г.яализе нагруженности контакта передач с двухточечным касанием ароч.-ых зубьев, образованных по схеме 2, так же принималось, что суммарная нагрузка в зацеплении поровну распределяется мекду зонами контакта. Так как в данном случае зуб шестерни представляет собой единое тело, в адаптированном варианте программы предусмотрена бозмохшость слияния площадок контакта друг с другом б средней чгсти зубе. Алгоритм решения данной задачи основан на использовании метода суперпозиции. На первом этапе рассматривается определение удельной нагрузки в каждой из контактирующих зон отдельно. На втором этапе осуществляется построение суммарного закона удельной нагрузки, который затем используется для определения величин контактных напряжений в каждой из заданных точек площадки контакта.

Оценка эффективности применения передач с арочными зубьями с двухточечным контактом по критерии контактной нагругенности производилась расчетным путем на примере передач высоконагрукен-ных трансмиссий, работающих, как показали многие исследования, при значительных перекосах осей колес: конечная передача трактора Т-130, тяговая передача электропоезда ЭР9П, пэредача заднего моста автомобиля КамАЗ. Область рационального применения передач с двухточечным контактом определялась на основе сопоставления их контактной нагрукенности с нагружэнностыэ базовых вариантов передач исследуемых трансмиссий (прямозубых и косозубых), а та:к;е с вариантами передач с бочкообразными и арочными (с локализованным контактом) зубьями. Геометрические размеры колес были одинаковы для всех исследуемых вариантов передач, а оптимизация передач .с арочными зубьями по контактной нагруженности осуществлялась путем варьирования расчетных радиусов инструментов и вели- ■ чик смещения частей шестерни , то есть путем управления положением точек начального касания поверхностей и функцией зазоров в конечной окрестности этих точек. Расчеты производились для вариантов постоянного и переменного рекимов нагрухения, различных фаз зацепления шестерни и колеса, при различных перекосах

осй2 холе е.. Креме того, для передач с двухточечным контактом сала подучена площадки контакта, апюры распределения по ним удельных нагрузок и различные, в зависимости от величин нагрузки и геометрии контактарупчих поверхностей, пятна контакта(рис.3).

На основе результатов расчетоь были определены области рационального применения передач с арочными зубьями с двухточечным контактом путем их сопоставления с серийными вариантами передач трансмиссий то критерии максимальных контактных напряжений при различных перекосах осей колес. Установлено, самоустэнавливавдиеся передачи, с двухточечным контактом имеют преимущество, начиная с угла перекоса осей колес 1 ,5 минута.

4. ЭКСПЕИВШ1ГАЛБНОЕ ИССЭДСВАШЕ РАСПРЩЯЕЗК НАПКИЗШ В ОСНОВАНИЙ АРОЧНЫХ ЗУБЪЕЗ ПИПЩРИЧЕСКйХ кош:

Объектом исследований являлись три пары цилиндрических колес с арочными зубьями; материал колес- сталь 25 ХП«', термообработка- улучшение. Геометрические параметры передач £/=13; £¿■47; X/=0,416; Хг =2; =20"; Лу =50мм; =40мм; /я =5мм; ¿V =160 мм были подобраны из условия сохранения размеров колес, так г «их проЗааь Новикова, серийного редуктора 1ЦУ-160. Нарезание арочных зубьев было выполнено в научно-исследовательской лаборатории кафедры 'Детали мааив' на модернизированном станке модели 5К324А - спирально-дисковыми фрезами. Расчетные радиусы инструментов были выбраны тактах, чтобы получить в зацеплении двухточечный, локализованный и локально-линейный характер касания поверхностей зубьев как при выпукло-вогнутом, так и при вогнуто-выпуклом контакте сэс-терни и колеса. Для проведения экспериментальных работ использовался стенд с замкнутым контуром,состояний из деух редукторов 1ЦУ-1£ серийного и специального, возводящего вводить погреснооти в зацепление зубьев колес. При помощи датчиков (ДШТ), наклеиваемых во впадины зубьев шестерни, исследовалось влияние на характер к уровень напряжений в основании зубьев шестерни вида контакта, направления вращения шестерни и угла перекоса в зацеплении вестерна и колеса при постоянном моменте на вестерне Т, =276,6Н*м. Для ускорения проведения эксперимента датчики наклеивались в основном ьо кгтятгэтп: арочных зубьев б зонах действия симапзкх напряжений; наклейка ДДИТ в зонах действия растягивашлх напряжений осуществлялась только с целью установления взаимосвязи мезду момента«;; появ лення реаидш на ДШГГ на растянутой и сжатой зонах впадин зуба дя исследуемых видов контакта. При проведении эксперимента фпксировэ 12

Pmt,T ЭО/А/Лй

¿¡рГ 2C42SHM f-33.

ЩЗ

Я

мы

» 15

/л: Л

^пТГТ ТГПТгг>^ ^т<гПТ\\\lïïTiv

VÎT Ряях- -ítcSHnc) 1 ТГГГУ^ i Ж'" к/

Vi ! ШтА ггГГГ' /

Ртах* flï//77j Zy>,'20f,2ÏMif. S»«

Wí!\l 1 ITTTí tti im-! ттГТТП/IÎN (

/г 11 TFW w ъ

0.Í6W7

о mos

-C.OSSS

с,геочг

0,C£0¿T

Anar* ecSWq

О)

-0,039S

O^ga/f

Pa? ¿¡esos

0995

Püc.5. Влияний nopoHc-rpoS Zfi,üS M) ло/юхение ахти£нш

деиетёующик линий, юрактер сдынорны* пятен контакте) а ¿e/iuuuuy котонных напряжений £ rièpeyavax с. _ двухточечна/л) контакте*, ogpojedoA'Ht/x о) ю схел/е Ж; '. J 5) />о еухме J.

лгсь Е сукмаркие пятна контакта (по краске).

На основе построенной на образцах из материала исследуемых колес калибровочной зависимости для ДДИТ я кинетики роста 'темных пятен' на поверхности ДЦИТ (реакция датчиков) при циклическом кагрутании зубьев шестерни были построены эпюры напряжений в основании ее зубьев (рис.4-6). Установлено, что в передачах с арочными зубьями с двухточечным контактом, даже без сообщения одному из эль-ментов передачи дви,гения самоустаковки, максимальные напряжения в основании зубьев шестерни на 3-6% ниже, чем б передачах с локально-линейным и локализованным контактом при ведусей как выпуклой, так и вогнутой стороне зуба шестерни; при одной и той же величине локализации вогнуто-выпукла контакт иестерни и колеса оказался более нагруженным, чем выпукло-вогнутый. Полученные данные о Бели-чине напряжения в основании арочных зубьев сопоставлены с результатами экспериментальных исследований колес с зацеплением Ноьпко-Еа при идентичных нагрузках и сохранении геометрических размеров колес, показывавшие преимущество передач с арочными зубьями при перекосах осей колес(рис. 7 ). Кроме того, сопоставление экспериментальных и найденных расчетным путем суммарных пятен контакта лзя передач с арочными зубьями(рис. 8 ) показало их хороаее согласование .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложены конструкторские и технологические способы обеспечения в зацеплении арочных зубьев цилиндрических передач двухточечного контакта при использовании спирально-дискового инструмента с производящей поверхностью в виде эвольвентного геликоида.

2. Разработан новый численный метод решения обратной задачи теории зацеплений, на основе которого построена математическая модель рабочего зацепления арочных зубьев с двумя точками касания. Разработаны методики, алгоритмы и составлены программы по расчету на ЭЕЧ: геометрических характеристик точек активных действующих линий,, плотности прилегания глэееых поверхностей арочных зубьев с двухточечным контактом.

3. Путем компьютерного моделирования рабочего зацепления передач с арочными зубьями с двухточечным контактом рассмотрено влияние наладочных параметров инструмента и конструктивных характеристик передач на положение точек активных действующих линий и величину Гфшеденных зазоров в их конечной окрестности для различных фаз зацепления шестерки и колеса. Показано, что перекос осей колес

и

JS

O fm/z ми 25 о

О) ' S)

Pue. 4. líSyxTovevHtüü контакт: напряжения £ основанииjySo аеасрни на ежагтой ¿оне лрн ¿едущей о) Аь'яукяоО и я) SotHyroG спросе¿уЪо алетерни

/So Bu,

M Па

•iS

-ÎS

¿s

a) 5) Pue. S. /7агольно-мнейный контакт-награхения £ c>cho¿ohui/ jySt íi/еетерме нчежчтоа jaме np'j ¿едущей aJítMyrnaa и е)£огнуто!} cz>pavejy&? «xw^flw /lo -- /to

¿wt/2,"* 2 F

Av/t-x ts

Pite. Локализованный контакт; напряжем* ¿<xho¿ohvv ¿t/U> ¿иееярни на exorna ¿oh* при ¿еуущеО а)4х*">уквой с/ $)¿ot«ynx? стороне ajerrepf/u

\\ // "

л //

Л h

А i

\\ h

АЛК // // // // // It

A*

o^isuset SfiuuMto

Pije. 7. Максимальные напряжения ¿ oetieioHuit jySteí ихепрни e про/рулем HofvKo&MÍ). локали-JoJohhü/л/ контактом (2 *i£ 'яри peíepet.) и gdyxrewuH*/* контактом (i ч i'яриptSyxe).

~~ - äw/A 4ft ss

Pue. г. Расчетные {---) а контакта

/>ри беуусдей ¿¿/пухлой стороне 3</So tuecxpnu

в передаче с двухточечным контактом компенсируется смещением шест! рви(ели колеса) в осевом направлении, величина которого постоянна для любой фазы зацепления.

4. Разработана методика аналитического расчета геометрически характеристик зацеплении передач с двухточечным контактом.

5. Сопоставлена по нагругенности контакта передачи ьнергонзс-ь щенных трансмиссий «ашин с косами, прямыми, бочкообразными, арочи ш с локализованным и двухточечным контактом зубьями. На основе рг четов контактных напряжений с помощью адаптированного к условиям двухточечного контакта метода и программного комплекса установлен области рационального применения передач с двухточечным контактом.

6. С помощью датчиков деформаций интегрального типа спределек характер распределения изгибкых напряжений в продольном направлении арочных зубьев в передачах с локализованным, локально-линей ным и двухточечным контактом, обработанных спирально-дисковыми инструментами, при обкатке передач в составе редуктора под нагрузкой Установлено влияние вида контакта, угла перекоса зубьев к направления вращения шестерни на уровень и закон изменения напряжений в основании зубьев шестерни. Передача с двухточечным контактом позволяет снизить величину изгибннх напряжений по сравнению с передачами с локализованным и локально-линейным контактом, шэет преимущество при наличии погрешностей взаимного положения колес перед передачей с зацеплением Новикова при идентичных нагрузках и геометрически, размерах колес.

Т. Разработанные методики, алгоритмы и программы использовались при проведении научно-исследовательских хоздоговорных работ с Тульским машиностроительным заводом, Чебоксарским заводом промылле-нных тракторов, Курганским машиностроительным заводом.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. A.c. 1606349, МКИ G01 В 7/16. Способ определения коэффициента неравномерности нагружения сателлитов планетарной зубчатой передачи/ А.Ю.Удовикин, В.Н.Сызранцев и О.А.Штин (СССР).-к 4312193, 25-28; Заявлено 02.10.87; Опубл. 15.11.90. Бач. II 42.- 2 с.

2. Оазранцев В.Н., Штин O.A. Оценка влияния режима работы на долговечность цилиндрических передач с локализованным контактом// Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. 4 Всесокзн. сихл.-Кургвн, 1988.-Ч.2. Прочность и технология реальных передач зацеплением.- С.32-34.

5- Разработка расчетных и экспериментальных методов оценки нагруженности деталей машин: Отчет о HüF/Курганский машкностр. ие-i 16

Руководитель В.Н.Сызрзнц-31..-С911; К TP 01S9CG13415; /кв. N 02900011752.- Курган, t<=39.-167 е.:ил.

i. Разработка алгоритмов расчета элементов "ертредуктсра- составной части СДПР бортредукторз: Отчет о ЮТ/ Курганский маг.тностр. ин-т. Руководитель В.Н.Сызракцез.- 0912; N Г? 01890042269; Инв. К 02900012660.- Курган, 1939.- 123 е.: ил.

5. Сызранцез З.Н., Штин O.A. Об одном методе синтеза цилиндрических передач с бочкообразными зубьями// Расчет и управление надежностью больших механических систем: Информ. матер. 8 Всесоюзн. школы- Свердловск; УрО АН СССР, 1990.- С.167.

6. Разработка новых (на основе гальванических датчиков контроля циклических деформаций) и совершенствование известных методов и средств экспериментального исследования нагруг:енности и долгоьечно-сти зубчатых передач и деталей машин: Отчет о КТ/ Курганский машн-ностр. ин-т. Руководитель В.Н.Сыгранцев.- 131f53; N ГР 01S933422C3; Ккь. X 029300551-46.- Курган, 1990.- 225 е.: пл.

7. Сызранпев В.Н., Городничий В.П., Пг.гп O.A. К расчету нпгру-женкости передач с арочными зубьякк с двухточечным контактом: Цеп. рукопись ЕИТ.ГТ;;.- Депонированию научные работы, 1991, К 4.-С. 74.

арочных зубьев суиндричесч.-их колес // Теория реальных передач ~.а-иеплокнея: Тез. докл. 5 [<!■■:•;• сс. envn.- 'курган, 1993.- С.72-73.

О.

ТИН Г).А. Г

гжанчг р&сЕрздо.яш капрях^нпй в основании