автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Разработка экспериментально-расчетного метода проектирования зубчатых муфт с бочкообразными зубьями

РГб од

/ 3 М «ПОЗ

КУРШСКИЙ УШШОСГРОИГЕШМ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ТШРИН Сергей Геннадьевич

УДК 621.825.52.001.2

РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНОГО ТЛЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ МУФТ С ШЧК00БРАЗЙШИ ЗУБЬЯМИ

Специальность 05.02.02 "Машиноведение и детали каяин"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курган - 1993

Работа выполнена в Курганском-машиностроительном институте.

Научны? руководитель - доктор технических наук,

профессор СЫЗРАНЦЕВ В.Н.

Официальные оппоненты - лауреат Государственно!" пре-

Ведуцее предприятие - "Нурганстальмосг" (г. Курган).

заседании специализированного совета К 064.18.01 Курганского машиностроительного института (640669, г. Курган, пл. им. Ленина, КИИ).

' С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курганского машиностроительного института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать в адрес института.

мии СССР, доктор технических наук, профессор АЙРАПЕТОВ ЭЛ.;

- кандидат технических наук,

доцент ДЕРЖАНСКИЙ В.Ь.

Защита диссертации состоится ¿1 мая 1993 года на

Автореферат разослан

Ученый^секретарь специализированного

совета, кандидат гехничес: о

доцент

о

ратманов э.б.

ОНДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Зубчатие-иуфгы сирэко используэтся в разлитых отраслях современного машиностроения и обеспечивзят, бо- ; лее высокие эксплуатационные показатели по сравнения с другими \, соединительными устройствами. С ростои энергонасвденности изшн" " углк перекосов валов возраставт, что приводит к резкому- снижению'; нагрузоетог способности к надежности зубчатых соединений.Проблема" повышения допустимых углов перекоса в зубчатых муфтах при обеспе- ; чении необходимого уровня их нагрузочной способности и надежности. •■ реиается путем значительного увеличения стрелки бочкообразное?!!.' зубьев втулок муфт.Обеспечить выеокуи производительность обработки таких зубьев,устранить подрезание их у торцоз.позволяет применение спирально-дискового инструмента,предложенного Н.Л.Ерзховта. Однако, суяествуюшие методы расчета зубчатых муфт особенности способа образования их зубьев не учитызаяг. Поэтому разработка метода проектирования зубчатых муфт с увеличенной стрелкой бочко-образности зубьев является актуальной проблемой, особенно для муфт, зубья втулок которых формируются спирально-дисковым инструментом.

Актуальность предстазленно? работе подтверждается выполнением еч в рамках комплексно» программ Минвуза РСФСР "Прочность" (5 53, тема 131).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель работы - разработка метода . экспериментальной оценки эксплуатационной погрешности положения и метода расчета нагруженности зубчатых муфт, бочкообразные зубья втулок которых формируются спирально-дискоЕым инструиентоы.В соответствии с целью исследования были поставлен и решены следующие основные задали: .

- построена математическая модель для оценки влияния погрешностей изготовления и монтажа на зазоры в муфте с бочкообразными зубьями втулок, образованными спирально-дисковым инструментом;

- разработан метод расчета прочности и жесткости зубьев зубчатое муфты с учетом реальной геометрии и пространственной систе- . мы кагрукения;

- выбрана и обоснована математическая модель расчета распределения нагрузки между зубьями муфгн при наличии погрешностей положения соединяемых валов и податливого обода оборкн и исследовано влияние их на неравномерность распрсдеаенияиагрязкя;

- предложен метод определения эксплуатационно? погрешности положения осей зубчатой муфты;

- разработана экспериментально-расчетная методика проектирования зубчатых муст? с новой геометрией.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе использовались современные Методы теории зубчатых зацепленир, метод граничных элементов, дискретный метод раскрытия статической неопределимости систем, численные методы решения задач на ЭВМ, экспериментальные методы оценки циклических напряжений с использованием датчиков деформации интегрального типа.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана математическая модель зубчатой муфты с бочкообразными зубьями втулок, образованными спирально-дисковым инструментом, и исследовано влияние ка зазоры в муфте монтажных погрешностей и различных способов модификации производящей поверхности инструмент Построена расчетная модель нагру-женности зацеплений в с помощью которой исследозано влия-

ние угла. перекоса, толщины обода обойки и расчетного радиуса спирально-дискового инструмента на распределение нагрузки в зубчатой муфте. Разработан экспериментально-расчетный метод проектирования зубчатых муфт с новой геометрией.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработаны методы расчета геометрии формируемого спирально-дисковь.'м инструментом бочкообразного зуба втулки зубчатой муфты и функции распределения минимальных зазоров в ней, а также алгоритм и программа для расчета прочности и жесткости зубьев зубчатых колес и муфт методом граничных элементов, предложены способ определения эксплуатационной погрешности положения осей и новые конструкции зубчатых муфт.

НА ЗАЩИТУ ВШОСЯГСЯ: I.Результаты анализа геометрии формируемого спирально-дисковым инструментом бочкообразного зуба. 2. Методика оценки влияния угла перекоса соединяемых валоз на распределение ¿зазоров и нагрузки в зубчатой муфте, зубья втулок которой образованы спирально-дисковым инструментом. 3. Экспериментально- е расчетный метод проектирования зубчатых ыуфг с новой геометрией зацепления.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методики и результате геометрического и прочностного расчетов зубчатых муфт, бочкообразные зубья втулок которых изготавливается с помощь» спирально-дисковых инструментов» использувтся при анализе существующих и проектировании нов« вариантов зубчатых муфт на производственных обьедине-4

киях "Завод им. Калдаеза" (г., Харьков) и "Электростальтяжмаз" (г. Электросталь).

АПРОБ&ЩЯ РАБОТЫ. Основные положения, работы доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-технической конференции "Математические и программные инструменты в автоматизированном проектировании", г. Устинов, 1985 г.; на научно-техническоР конференции "Молодые ученне Курганского машиностроительного института - научно-техническому прогрессу", г. Курган, 1938 г.; на научно-техничес-коя конференции "Технологические методы обеспечения качества и надежности зубчатых передач", г. Курган, 1990 г.; на научном семинаре кафедры "Детали машин" Курганского машиностроительного института, г. Курган, апрель 1992 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано одиннадцать печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАЕОТН. Диссертация состоит из введения, четырех разделов основного текста и выводов, изложенных на 100 страницах машинописи, содержит 50 рисунков, 2 таблицы, список использованных источников из 97 наименований, приложения.

ВВЕДЕНИЕ

Ео введении обоснована актуальность проведенного исследования, сформулированы цель и задачи исследования, положения, которые выносятся на защиту.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучения условий работы, разработке способов расчета и экспериментальным исследованиям зубчатых муфт посвящены работы Айра-петова Э.Л., Балянова П.6., Генкина М.Д., Гераськова В.П., Ибрае-ва А.Г., Каргаполова Г.®., Косарева О.И., Косыгина В.Н., Кулешова В.В., Куликова B.C., Ыакридкна И.О.« Мартиросова К.А., Мирзаджа-нова Д.Б., Морозова Б.А., Начинкина В.П., Плотникова B.C., Поль-ченко З.В., Полякова B.C., Попова А.П., Робера А.И., Сшюндкяна Г.А., Стажарова А.И., Стаханова И.Д., Уткина B.C., Филиппова В.М., Финиченко В.А., Хамзина K.M., Хохлова O.A., Эльштейна А.Б., Бро-ёрсма Г., Мелля X., Мокида И. и других авторов.

К настоящему времени достаточно разработаны приближенные методы расчета геометрии, прочности и долговечности зубчатых иуфт.

Однако, эти метода основаны на целой ряде допущения, снижавших не только точность расчетов, но и достоверность результатов. Так, ори определении характера, распределения зазоров в зубчато? муфте, продольное сечение бочкообразного зуба втулки, образованного червячной фрезой с дополнительным движением по копиру постоянного .радиуса« в одних работах задается эллипсом, в других - дугой окружности, леяащей в плоскости перекоса, а третьих - дугой окружности, перпендикулярной к прсфого зуба« Известны лишь работы Си-ниченко В.А. и Каргаполова Г.С., в которых сделана попытка описания геометрии зубьев муфгына основе теории зубчатых зацеплений.

Вироко применяемая при расчетах жесткости и прочности зубьев цуфг расчетная модель зуба в виде консольной пластины бесконечно? длины, нагруженной сосредоточенной силоР, с привлечением для учета ограниченных размеров зуба гипотезы Виллауэра-Сейрега о зеркальном отображении эпюры изгибающего момента не позволяет в полной мере учесть особенности геометрии и способа формирования зубьев втулки и обоймы.

Проблема повышения допустимых углов перекоса в зубчатых муфтах при обеспечении необходимого уровня их нагрузочном способности, как показано Уткиным B.C., может быть решена путем значительного увеличения стрелки бочкообразности зубьев втулок муфт. Однако, при нарезании зубьев таких втулок червячной фрезоЕ с дополнительным движением по копиру существенно снижается производительность зубофрезерования, происходит значительное подрезание зубьев у торцов, а в средней части рабочей поверхности зубьев, вследствие перекладки зазоров в кинематической цепи станка, часто возникает ступенька, (лунка). Избежать этого позволяет способ формообразования зубьев, разработанный Ериховым M.JI., основанный на применении спирально-дискового инструмента. Еопросы технологии использования такого инструмента для нарезания колес с арочными эубьяыи и при производстве зубчатых муфт решены в работах Дрово-возова Г.П., Ратканова Э.В., Сызранцева В.Н., Ионенко И.Д., однако широкое применение таких муфт сдерживается отсутствием исследований их нагрузочной способности, методик расчета геометрии и прочности зубьев.

Проведенный в работе анализ показал, что существующие методики экспериментального исследования нагруженности зубчатых муфт в основное применимы липь в условиях статических испытаний и так-«е нуждаются в дальнейшей разработке. „ 6

2.ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИИ ЗАЦЕПЛЕНИЙ В ЗУБЧАТЫХ МУШХ.ЗУНЬЯ ВТУЛОК КОТОРЫХ ОЬРАЗОВАНЫ СПИРАЛЬНО-ЛИСКОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

В качестве основного варианта рассмотрена зубчатая муфта, бочкообразные зубья втулки которой образованы спирально-дисковым инструментом с производящей поверхностью в виде эвольвентного геликоида, поскольку, как показано Ратмановым Э.В., такая поверхность наиболее технологична, а получаемые зубья в среднем торцовом сечении описываются эвольвентой. В работе учтено наличие скругленного участка при вершине режущей кромки инструмента и методами теории зубчатых зацеплений получены математические зависимости, описьгзагогие нэ только рабочую часть поверхности зуба втулки, но и его галтель. Результаты численного расчета профиля такого зуба в различных терцовых сечениях показали существенное отличие геометрии боковой поверхности зуба, образованного епкрально-дисковки инструментсм, от геометрии бочкообразного зуба, образованного червячной фрезой с дополнительна.! движением по копиру.

При рассмотрении продольного сечения исследуемых зубьев установлено, что в плоскости, проходящей через нормаль к расчетной точке поверхности зуба, контур зуба с погрешностью, не преввкш-щей I мкм, может быть описан дугой окрухкости постоянного радиуса, близкого по величине главному радиусу продольной кривизны зуба в расчетной точке:

(I)

где /> - расчетный радиус инструмента; - угол спирали в расчетной точке инструмента; Х - угол профиля исходного производящего контура.

Путем предложенных преобразований неходкой систеки уравнений установлена возможность определения параметров точек главной поверхности зуба, образованного спирально-дисковъм киструкентоц, методом последовательных приближений. Выполненные расчеты показали быструю сходимость метода, что важно при проведении инженерных расчетов без применения ЭВМ и при выборе начальных приближений.

На основе полученных зависимостей, описывающих геометрию бочкообразного зуба, образованного спирально-дисковым инструментом, построена математическая модель зубчатой гофты. Рабочие поверхности зубьев обойки задаются в виде эвольвентного цилиндра, что со-

7

ответствует изготовления их эвольвенгнср протяжкой по профильной схеме. При этом учитывается, что в-общем случае при работе зубчатых муфт могут возникать три вида погрешности взаимного положения обоймы и втулки: перекос осей, радиальное и осевое смешения.

Для нахождения точек контакта поверхностей зубьев муфты решается обратная задача зацепления. Условие контактирования зубьев муфты получено в виде системы вести независимых трансцендентных уравнений. В результате преобразований удалось сократить число уравнения в системе до двух, что существенно упростило её решение. Решение система дополняется проверкой отсутствия интерференции поверхностей зубьев. Оценка плотности прилегания контактирующих поверхностей осуществлена на основе расчета полей приведенных зазоров по методике, предложенной В.Н.Сызранцэзым.

На рис.1 приведены результаты расчета функции распределения зазоров в зубчатой муфте (£=22,/л=5,5 мм, 140 км, и по-

ложение точки начального касания зубьев по высоте, откуда видно, что основная часть зубьев находится в условиях кромочного контакта. Как показано в работах Каргаполова Г.Ф. и Ыирзаджаиова Д.Б., аналогичная картина наблюдается и в зубчатых муфтах, бочкообразные зубья втулок ..которых образованы червячной фрезе" с дополнительным движением по копиру. Величина неприлегакия профилей контактирующих пар зубьев, замеренная на делительной окружности, доходит в рассматриваемо!.! случае до' 14 мкм и является существенной, если рабочие поверхности зубьев имеют высокую твердость. Кроме того, возникающие при изготовлении погрешности профиля зуба когут увеличить это неприлегание.

С целью устранения кромочного контакта в муфте рассмотрены различные варианты модификации производящей поверхности инструмента. Предложена шаговая модификация поверхности инструмента, задаваемая степенным рядом

сг

где и - угловой параметр производящей поверхности.

Коэффициенты модификации р,- предложено определять из рассмотрения плоского зацепления. В итоге получена система лвнеРных уравнений относительно параметров модификации. Точность метода оцвнена при кодификации зуба втулки на 0,02 мм у вершины и ножки.

а •

65 у----

Л

тез; у

</ 6 8

Рис Л. Распределение зазоров 4 ц-и положение точки начального касания зубьев р в муфтэ при перекосах й/«Ю,50;10;1,50

2 У & 8 10 №зу!з

Рис.2. Распределение зазоров А и положение точки потенциального контакта р в муфте при перекосе 1,5° (шаговая модификация инструмента)

Рис.3.Расчетные исдеяизубьев обойми (а) и втулки (б) зубчатой цуфги

Т!£б

Рис.4. Прогибы зубьев обойм» (а) и втулки (б)

В результате иддрлкенноР модификации ииеваяир иесто (рлсЛ) кромочный контакт в куфте устранен Срис.2).

Для проведения инженерных расчетов, следуя работай Плотнико-/ ва B.C., получено аналитическое выражение функции распределения зазоров в зубчатых муфтах с формируемыми спирально- дисковым инструментом зубьями втулок» исходя из рассмотрения контактирования окружности постоянного радиуса, задавшей продольное сечение зуба втулки, с прямой линией - образующей зуба обоймы:

где г - радиус делительной окружности; W- угол перекоса осей в муфте; у - угловая координата профиля зуба втулки, X - угол про-.фидя исходного контура; R - радиус дуги окружности, аппроксимирующей продольное сечение зуба втулки.

Сравнение результатов расчетов по зависимости (3) и полученных из решения системы уравнений для конкретной зубчато? муфты показало, что расхождение не превышает I икм на делительном цилиндре и практически равно величине неприлегания профилей при рассмотрении всей рабочей поверхности зуба.

3.РАСЧЕТ НАГРУШШОСГИ ЗУБЧАТЫХ МУФТ, БОЧКООБРАЗНЫЕ ЗУБЬЯ ВТУЛОК КОТОРЫХ ОБРАЗОВАНЫ СПИРАЛЬНО-ДИСКОВШ ИНСТРУМЕНТОМ

Для решения задачи о нагруженности зацеплений зубчатых муфт в работе использован метод граничных элементов, который позволяет полностью учесть особенности геометрии и нагружения зубъев муфт. Преимущество его перед другими численными методами, в том числе и МКЭ, состоит в том, что, используя ключевые решения, он имеет потенциально более высокую сходимость, а использование в расчетном модели только контура тела существенно снижает объем требуемо? исходной информации. Разработана программа для ЭШ ЕС, в которой помимо обычных квадратичных четырехугольных граничных элементов использовано предложенное Паттерсоксм С. ссксйство частично разрывных элементов, особенность!) которых является наличие узлов, не лежащих на краю. В результате устраняется необходимость использования двойных узлов и непосредственного вычисления интегралов с сильнойооссбенностью. 10

Для определения требуемого количества граничных элементов и узлов расчетной модели был проведен расчет зуба реРки по различным расчетным моделям. При оценке точности использовались результаты эксперимента Чевкинова В.К. на данной модели зуба. С цель» унификации методики разработана типовая расчетная модель зуба муфты. Отличие расчетных моделей зубьев втулки и оберни состоит в геометрических размерах и способе закрепления (рис.3).

Нагрузка по высоте зуба распределялась равномерно, а в направлении его длины - по квадратичному закону Герца. Величина приложенной нагрузки и место е° действия варьировались. Полученные величины смещения центра пятна контакта зубьев втулки и обоРкы с погрешностью около 0,1 мкм представлены линейной зависимостью от нагрузки (рис.4).

На основе дискретного метода раскрытия статической неопределимости рассмотрена задача распределения нагрузки в муфте. При этом, следуя работам Аграпетова ЭЛ., обойма зубчатой муфты представлялась в виде кольца, соединенного с оболочкой. Результаты расчета распределения нагрузки между парами зубьев в зубчатой муфте (Н-22,/Лио,5 мм, />«140 мм,об«20*, ширина кольца и оболочхи -20 и 144 мм, толщина - 12 мм, радиус нейтральной оси - 69 мм) при передаче ел крутящего момента Т*1850 Им в условиях перекоса осей Ш«I,3° представлены на рис.5 сплоткой линией. Пунктиром показан характер распределения нагрузки при абсолютно жестком ободе.

4 .РАСЧШО-ЭКСПЕРК^ШТ/ЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗУБЧАТЫХ МУФТ С НОВОЙ ГЕ01ЮТИЕЙ И РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ

Рассмотрено влияние на нагружениость зубчатой муфты толщины обода обоймы и радиуса продольной кривизны зуба втулки. Установлено, что существенное влияние на распределение нагрузки толщина обода оказывает при её величине менее 30.. .40 мм. Увеличение радиуса бочкообразности зуба втулки приводит к снижению уровня контактных напряжений и опасности заедания (по критерию рУ), вплоть до выхода контакта на торец, при некотором возрастании максимальной нагрузки на зубьях. С учетом этого предложена конструкция зубчатой муфты, в которой использование больших радиусов бочкообра-зности зуба втулки не приводит к выходу контакта на торец зуба.

Основным параметром, определяющим нагруженность зубчатых

Рис.6. Напряжения в обойме зубчатой цуфзм

1-е прямоаубнми втулками; 2,3-сСочкообразтам зубчатыми втулками, обработанными спиралмкьдискоаш инструментом

Рис.7. Число пар зубьев муфты, передающих крутящий момент Т при перекосе #«1,5°

-эксперимент, ——— -расчет

муфт, является погрешность взаимного положения втулки и обоймы во время эксплуатации. В то же время, провести количественную оценку этой величины весьма затруднительно, поскольку необходимо учесть погрешности и деформации целого ряда деталей. Высокая компактность конструкция и сложность съема информации с врага-огцихся залов являются причиной того, что напряженное состояние муфт анализируется лишь при статических испытаниях, а исследования в процессе эксплуатации машин, как правило, не проводятся.

В работе предложен метод определения эксплуатационного угла перекоса в зубчато" муфте, основанный на применении разрабатываемых под руководством Сызранцева В.Н. датчиков деформации интегрального типа. Суть метода состоит в установлении в условиях стендовых испытаний зависимости положения точки максимальных усталостных повреждений датчика от угла перекоса, по которой, имея величину смешения точки с максимальным уровнем усталостных повреждений датчика зо время эксплуатации, определяют эксплуатационный перекос. Метод не требует внесения конструктивных изменений в исследуемый узел, на него, совместно с Сызранцееьм В.Н. и Удозики-нвм А.Ю., получено авторское свидетельство об изобретении.

С целью экспериментальной проверки полученных результатов исследования были проведены сравнительные стендовые испытания зубчатых муфт с прямыми и бочкообразными, образованными спирально-дисковым инструментом, зубьями втулок. Нарезание бочкообразных зубьев втулок осуществлено Ионенко И.Д. з научно-исследовательской лаборатории кафедры "Детали машин" Курганского машиностроительного института на модернизированном станке мод.5К32П при по-моши специально? фрезерной головки. Для искявчекия влияния конечного числа рекудих кромок инструмента и поводок, вызванных термической обработкой, на геометрию рабочей поверхности опытных зубчатых втулок осуществлялось илифование специально изготовленным спирально-дисковым абразивным кругом.

Экспериментальное Исследование муфт проводилось на стенде с замкнутым контуром, разработанном и изготовленном А.Г.Махаловым для испытания редукторов с разными видами зацеплений. Зубчатая муфта устанавливалась между редукторами, перекос в муфте достигался радиальным смешением соединяемых валов при сохранении параллельности их осей. В эксперименте использовались датчики деформации интегрального типа, изготовленные из алюминиевой фольги по специальной технологии, которые наклеивались в галтели зубьев

обоймы с нерабочей стороны. Дот расшифровки показание датчиков построена тарировочная зависимость при отнулевом цикле нагружения образцов, изготовленных из обоймы зубчатой муфты.

Результаты эксперимента по определен«» напряжений в обойые ■зубчатой куфти с указанными высе параметрами при передаче крутящего момента Т«Х250 Ни в условиях перекоса осей приведены на рис. б, где кривая I получена при использовании прямозубой втулки, кривая 2 - втулки, нарезанной спирально-дисковым инструментом. Из ркс.5 видно, что за счет применения бочкообразных зубьев напряжения в обойме снмнеиы примерно в 2 раза. Построенная по результатам расчетов кривая 3 согласуется с экспериментальными данными.

Достигнутое снижений уровня нагруженности муфты является результатом снижения неравномерности распределения нагрузки, что подтверждается экспериментальным определением по краске числа нагруженных пар зубьев муфты и расчетом: в опытном варианте все зубья вступавт в контакт при действии в 2 раза меньшего крутяеего момента, чем в базовом варианте (рис.7).

В результате проведенных исследований предложен экспериментально-расчетный метод проектирования зубчатых муфт в виде следующей последовательности действий:

I.Экспериментальное определение эксплуатационного угла перекоса осей в муфте с целью выбора способа зубообработки (при наличии базового или аналогичного варианта конструкции или на стадии доводки).

2.Назначение диапазона изменения параметров зубчатой муфты.

3.Расчет методом граничных злементов податливости зубьев муфты.

4.Расчет нагрукекности куфты при различных вариантах исполнения.

5.Выбор параметров зубчатой муфты на основе анализа результатов расчета и данных эксплуатационного угла перекоса осей муфты.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I.Ha сскозе рассмотрения станочного зацепления разработаны алгоритма и программы расчета геометрии бочкообразного зуба, формируемого спирально-дисковым инструментом, с учетом наличия скругленного участка при вершине режуцеЯ кромки инструмента. Предложен инягнеркый метод расчета параметров точек главной поверхности 14/

такого зуба.

2.По результатам численного анализа показано, что продольное сечение бочкообразного зуба, формируемого спирально-дисковым инструментом, может быть с высокой точностью ¡аппроксимировано дугой окружности постоянного радиуса. На основе данного упрощения получена простая математическая зависимость, описывавшая распределение минимальных эазоров в зубчатой муфте, зубья втулок которой формируются спирально-дисковым инструментом.

3.Разработана математическая модель для определения точек начального касания и плотности прилегания контагглруэдих поверхностей зубьев муфт, Исследована геометрия контакта зацеплений зубчатой муфты с бочкообразными зубьями втулок, форлируешми спирально-дисковым инструментом, с учетом наличия погрешностей изготовления и монтажа, ¿^оказано, что основная часть зубьев ыуфты при перекосах осей работает в условиях кромочного.контакта (у вершины или ножки зуба).

4.Рассмотрено влияние различных способов модификации производи® й поверхности спирально-дискового инструмента на геометр;® бочкообразного зуба. Предложены эффективный способ и метод расчета параметров модификации производящей поверхности спирально-дискового инструмента, позволяющие полностью устранить кромочный контакт зубьев в муфте.

¿.Разработана программа метода граничных элементов по расчету на ЭВМ напряженно-деформированного состояния трехмерных упругих тел с использованием семейства квадратичных четырехугольных элементов, позволяющих с высокой точностьв учесть реальную геометрию и условия н&грутания. С использованием типовой расчетной модели проведены расчеты на прочность и жесткость зубьев втулки и обоймы муфты. Показано, что с погрешностью, не превышаащей. 0,1 мкм, прогибы зубьев муфт, втулки.которых нарезазтся спирально-дисковым инструментом, могут быть представлены линейной, зависимостью от нагрузки.

6.Разработаны алгоритм и программа по расчету распределения нагрузки в зубчатой муфте с учетом податливости обода обоймы. Рассмотрено влияние угла перекоса, радиуса бочкообразности зубьев втулки и толщины обода обоймы на неравномерность распределения нагрузки в муфте. Полученные результаты расчетов подтверждены экспериментальными исследованиями зубчатых муфт с прямыми и бочкообразными, образованными спирально-дисковым инструментом, зубьями

втулок в условиях стендовых испытаний. Предложены новые конструк дай эубчатих муфт с улучшенными условиями работы зубьев.

7.На основе применения датчиков деформации интегрального ти па разработан метод оценки погрешности положения осей зубчатой муфты в процессе эксплуатации, позволявший без внесения каких-лк бо конструктивных изменений учесть весь спектр меняющихся во вре мени условиР работы муфты.

В.Предложен экспериментально-расчетный метод проектирования зубчатых муфг, сбеспечивашиР обоснованное назначение параметров и достижение требуемой нагрузочной способности на основе нацезкнс-го определения функциональных перекосов в муфте и широкого применения методов математического моделирования^

?.Резульгаты работы внедрены на производственных' объединениях "Завод им. Малышева" и "Злектростальтяжкащ". Работа являлась составной частью исследований, по результатам которых расчетный годовой экономический зффэкт составил 160 тыс.руб.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Исследование влияния геометрических параметров и способов фэркообразования зубьев втулок зубчатых муфт и шпинделей на их нагрузочнув способность.: Отчет, о НИР / Курганский машиностр. ин-т Руководитель Г.Д.Дрововозов.-081б; ИГР 01850038275; Икз. Р 02860003474.-Курган, Г985. - 87 е.: ил.

2.Твтрин С.Г. Автоматизированный метод расчета распределения нагрузки в зубчатых муфтах, зубья втулок которых нарезаны спирально-дисковым ииструментои//№атематические и программные инструменты в автоматизированном проектировании: Тез. стендовых докл. Всесоюзной научно-техн. конф. - Устинов, 1985. - С,84-8з.

" 3.Теоретическое и экспериментальное исследование возможности и эффективности применения, продольной модификации зубьев планетарных передач и муфгг: Отчет о НИР/ Курганский машиностр. ин-т. Руководитель В.Н.Скэранцев.-0769; № ГР 01820091735; Инв. !.' С2870025992.- Курган, 1935. -226 с.

4.А.С.12935К СССР,Ш £ 01/ГЗ/32.Способ оценки погрешности пелезкеккя детали конструкции при циклическом нагружении/ В.НвСыэ— рШ?ёа( А.Ю.Удовикин, С.Г.Твтрин (СССР).-Р 3992193/25-28; Заявле-Ш 55.11.85} Опубл. 28.02.87. ЕюлЛ 8. - 2 е.: ил.

С.Т. Обеспечение долговечности зубчатых муфт // Мс-Лйда%3№еВДй Курганского машиностроительного института - научно-*ттвЫЩ? Врогрессу: Тез. докл. научно-техн. конф. - Курган,

и.

1533. - С.65-67.

б..А.С. 1525359 СССР.МКИ Г1523/03. Зубчатая муфта /С.Г.Тютрин-(СССР).-!? 4251254/31-27; Заявлено 15.06.37; Опубл. 30.11.89. Бол. №44. - б с.: ил.

7.Сызранцев В.Н. ,1'ютрин С.Г. Новнгсекие надежности зубчатых муфт путем применения спирально-дискового инструмента //Серологические методы обеспечения качества и надежности зубчатых передач: Тез. докл. научно-техн. кокф. - Курган, 1990. - С.43-59.

8.Разработка новых (на основе гальванических датчиков контроля циклических деформаций) и совершенствование известных методов

и средств экспериментального исследования нагруженности и долговечности зубчатых передач и деталей машин: Отчет о НИР/ Курганский машнсстр. ин-т. Руководитель В.Н.Сызракцэз.-131 (5 53); £ Г? 01890042263; Инв. )? 02900055146. - Курган, 1950. - 225 е.: ил.

9.Программа по расчету на ЭВМ напряженно-деформированного состояния трехмерных упругих тел методом граничных элементов /Гю-трин С.Г.; Курган, кашиностр. ин-т. - Курган, 1991. -Юс.: ил.-Библиогр. 7 назв. - Рус. - Дел. в ЕКНИТМ № 2942-В91 от II.07.91.

10.Расчет податливости зубьев ыуф? методом граничных элементов / Тютрин С.Г.; Курган, мапиностр. ин-т. - Курган, 1591. - 10 е.: ил. - Ьиблиогр. 4 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ № 4343-В91 от 19.11.91.

11.Продольное сечение бочкообразного зуба, образованного спирально-дисковым инструментом / Тютрин С.Г.; Курган, машиностр. ин-т. - Курган, 1992. - 7 е.: ил.- Ьиблиогр. 4 назв.- Рус.- Деп. в ВИНИТИ № 2200-В92 от 03.07.92.