автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Синтез механических передач с адаптивными свойствами

?тв 0

, иДОС^Й&ТВЕННЫЯ КШТЕТ РОССИЙСКОЙ 5ЕДЕРА.Щ 2 ' " ' ПО ВЫЖМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Новосибирский государственный технический университет

На правах рукописи

УДК 621.833/339-86

Б АЛАНИИ ПАВЕ1 ДКИШЕВИЧ

СИНТЕЗ ШАНЯЧЕШХ ПЕРЕДАЧ С АДАЛТЯЙЫ« СВОЙСТВАМИ

Специальность 05.02.18 - ?еор!я механизмов и машин

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Новосибирск-1994

Работа выполнена в Омском государственном техническом университете

ги циальные ояп онен ты:

- академик АН Высшей школы,

доктор технических наук, профессор Л.Т. Дворников (СМИ, г. Новокузнецк)

- доктор технических наук, профессор

A.Е. Беляев (ТГПТУ, г. Томск),

- доктор технических неук, профессор

B.Н. Сызранцев (К!<!И, г. Курган).

Ведущее предприятие:

Аэрокосшческое производственное объединение ПО "Полет" (г. Омск)

■ Просим Вас и заинтересованных лиц Вашего учреждения принять участие в заседании совета, посвященном за;ците диссертации, или прислать свои отзьген.

Защита состоится ''-<£-"--50]?еля— 19д4 г> в Ю.00 ц. на заседании Специализированного Совета Д 063.34.02 Новосибирского государственного технического университета по адресу: 630092, Новосибирск, ул. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ученый секретарь совета д. т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРЛКТЕРЛСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность_проблемы. 3 настоящее время объективно сложились два различных принципа конструирования современных машин и узлов машин, ПеръкЛ основан на расчётных моделях высокой степени достоверности. Этот путь, как правило, характерен для технологий, экономичность которых не является критерием оценки их технических решений. Конструкторской работе в этих условиях предшествует исследовательский этап, результаты которого дополняют расчётные модели конкретной эмпирической информацией, полученной на'опытных образцах технологии при их эксплуатации на режимах, совпадающих или близких к реальным.

Математические модели, создаваемые при этом, сложны. Лаже при наличии в них гармонии между физическим наполнением и математической разрешимостью расчёты по ним не могут быть прямо перенесены в практику проектирования близких по схемам и областям применения технических объектов из-за специфичности эмпирической информации и неопределённостей многих параметров реальных магм» и узлов машин.

Неопределённости вшуждают всякий раз уточнять математическую модель, что удлиняет сроки и повыяает стоимость проектирования, либо загрубить сё, отказавшись от учёта ряда параметров путём замены их среднестатистическими справочными значениями, последнее означает отход от первого принципа конструирования.

Второй пр1нцип конструирования широко-распространён и основан на неполном знании реальных параметров объохта, которое компенсируется при проектных расчётах нормированным увеличением расчётной нагрузки или снижением уровня допустимых напряжений.

Проектный этап пр! этом экономичен, но технические решения не оптимальны, г

Не подвергая сомнению полезность совершенствования физических и расчётных моделей, а также использование второго пршципа конструирования, представляется целесообразным на база известных исследований и собственных разработок предложить иной принцип конструирования, а именно: наделением на стадия проектирования технического объекта свойством его адаптации к реальным условиям изготовления, сборки и эксплуатации конструкторскими и технологическими средствами.

В качестве объекта проектирования выбрана механическая пе рздача, являющаяся составной частью больамнства 'машин и выполняющая основную функцию - создание оптимальных по КПД режимов работы двигателя и исполнительного органа машины, причём объек ограничен только зубчатыми и фрикционными передачами. В объект! имеют место все неопределённости, порождаемые причинами, носящими общий характер. ■ .■■ .

Под адаптивной механической передачей будем понимать''механическое устройство для преобразования движения и трансформацм силового потока, обладающее свойством полезной эволвцяи в пределах несоответствия расчётных моделей реальным условиям изготовления, сборки и эксплуатации. Свойством полезной, эволюции механические передачи наделяются на стадии их создания конструкторскими и технологическими приёыаыи. Это свойство способствует улучшению или стабилизации основных показателей,работоспособности механических передач, поскольку все случайные факторы исключаются или ослабляются до расчётных значения.

Полезная эволюция элементов передач обеспечивается как преднамеренным изменением геометрии активных,поверхностей звеньев, изменением их взаимной ориентации, так и вводом в строение передач механических устройств , способных реагировать на изменяющиеся услошя и осуществлять принудительное регулирование в нужном направлении внутренних характеристик. Авторегулированием внутренних характеристик передач достигается энергетическое совершенство последних, экономичный режим работы двигателя, и машины в целом. , ■

Таким образом, наделение механических передач свойством адаптации (как принцип конструирования) придаёт им новое качество, является логичным и радикальным средством улучшения характе-рютак, .это направление,актуально; необходимо науке и практике проектирования. ^ .. ■. . '•, _ • у,- '• ■ ■

Цель_работы - теоретическое, обоснование и доказательство плодотзорностк принципа конструирования механических передач наделением их свойством адаптации. Создание научной базы новой технологии. .. " ■: ••. ■ • >

Указанная цель достигается последовательным решением сле-дукадх задач: ■

- составление систематики адаптивных механизмов, выявление общих закономерностей строения;'

И

- выделение ца базе общлх подходов структурно совершенных схем;

- создание теории образования сопряжённых адеитзи"х эоцсялсвхй;

- отработка схемного синтезе, передач на базе катякихся элементов;

- синтез передач с созмецением функции редукции скорости и преобразования движения з одном узле;

- синтез ¡энергетически совершенных передач и передал с полним использованием располагаемой ноцкостл;

- разработка основ инженерных расчётов передач с одаптавкша свойствами;

- польские практических результатов, технических решений с хам адаптивных механических передач.

Б работе дано обобщённое изложение результатов научи цс исследований, проведённых соискателем на прогянешш более чем двадцати лет, практическую направленность работы определило многолетнее сотрудничество соискателя с НПО "Сибкриотехнхка" г. Омска.

Основанием для выполнения работы яоолуяиди: Координащогшзя план научно-исследовательских работ вузов э области у з хани ¡си ка 1985 - 1990 гг.; план госбаджетнах фундаментальных исследований Государственного Комитета Российской Федерации по вь»гз:гу образованию; план НИР Омского Государственного технического университета - г/б тема ¡й § 29/1-92 (Головной Совет по механике -С-Летербург, Госуниэерситет). Прикладные разработки выполнялись ранее по Постановлении i? 242 ГШТ СССР.

Тема диссертации■ утверздена Учён;-5>; Советов sysa 29 ноября 199X года, уточнена 3 сентября 1993 года.

ШШУМ-НбЗИЁШ*' Разработана имеюпал созидательную направленность систематика механизмов, кацелёанах свойство;; адаптации. Введено понятие. определённости базирования звена кинематическая цепи на смежных звеньях, позволяющее синтезировать цель о унни-мальнш числом звеньев без избыточных связег:.

Разработана теория образования сопряжённых ноглфиг/.рованни/. зубчатых зацеплений на- базе производящей поверхности при двухпа-раметричеоком огибании, установлена связь характеристик производящих поверхностен с возмоги остью образования зацеплений и прогнозируемым характеров контакта активных поверхностей адаптивных зубчатых' передач. Реиена задача по радикальному ослаблении неопределённостей многопарного зацепления, откркэакдая путь синтеза

многорежимных зубчатых передач о адаптацией к силовому потоку

Ка базе авторских геометро-кинематических моделей создан методология синтеза адаптивных механических приводов с недиск решим способом передачи силового потока на базе катящихся эл ментоз.

Совокупность новых научных положений послужила ооновой создания многих технических решений адаптивного механического привода на базе зубчатых и фрикционных передач, включая цепи управления характеристиками последних.

1. Доказательство плодотворности направления синтеза мех< нического прлвода наделением свойством адаптации механических передач его составляюсь. ■ .

2. Систематика, особенности строения, геометро-кинематические схймы и модели механических передач с адаптивными свойс; вами. .

3. Теория образования сопряжённых модифицированных зубчатых зацеплений.

Ц. Методология синтеза адаптивных передач с недискретнщ способом преобразования силового потока,

П£акт'лческая_ценнсоть_тботц. Научные положения работы позволили разработать инженерные методики расчёта параметров геометро-юшенатических схем при синтезе механических передач, получить первичные сведения о напрядённом состоянии элементов, о параметрах управляют« цепей, технологические рекомендации. Инженерные-расчёты содержатся как в открытых публикациях авто£ работы, так и в отчётах по НИР: й 17-1 (г/б) - К ГР 01В1Э00021 № 460/398 - » ГР 78666281; й 201 ГР 81081425; К 764/176 -К ГР 01850031259, выполненных за пятнадцать лет под научным ру ководством автора для НПО "Сибкриотехника", :

Общий описок авторских,публикаций содержит более 100 наим нования, из них в диссертации датируются 53 источника.

Новизна девятнадцати технических'решений механических пер дач 9 адаптивными свойствами, разработанными о участием автора их технологическая достижимость признаны Госкомитетом по делам изобретений и открытий как изобретения/отдельные признаки зти изобретений использованы в практике конструирования поводов машин, техническая документация по шести а.с. передана в ОМПО им. П.И.Баранова (Онок).

Практическое значение работы составляют: методика синтеза структурно совершенных схем передач; общедоступная технология адаптивных сопряжённых зацеплений; разработка способа смешанного огибания и класса передач со ешанным контактом активных поверхностей;

создание многорежш-шой зубчатой передачи с адаптивными свойст-ми;

основополагающие'инженерные расчёты основных элементов адап-вных передач;

создание энергетически совершенных фрикционных передач к авго-риаторных передач с полным использованием располагаемой моц-оти;

схемы адаптивных передач, сочетающих функции редукции скороош преобразования движения в одном узле; промышленное использование результатов работы.

Реализауия_работы. Отдельные результаты диссертационной боты реализованы при создании новой техники, а такие в учебном оцессе.

Экономический эффект от сокращения затрат на проектарова-е, увеличения ресурса, энергетического соверпенства и улучше-я качества.механических передач составил около 900 тыс. рубг ценах 1991 г. (Сибкриотехннка, Омск).

При проектировании и создании опытных машин, узлов маетн, ханических приводов реализованы полностью или частично призна-изобретений: а.с. 1125447, а. с. 'II5880I, а.о. №1116, с. 1442730, а.с. I54I505; материалов заявок, на которые есть шения о ввдаче патента: 4855717/28/083506 от 28.06.90 и ¡<857583/28/085363 от 06.08.90 (а.с. 1783202).

Прошёл стендовое испытания бозвибрационный фрикционный при-д по а.с. 144III6, Привод имеет габариты 80 х 80 х 50 им, ос-вные детали выполнены по 6 квалитету точности, передаточное ношение 3; передаваемая мощность 120 Вт. Достигнут ¡¡ехани-ский КПД 0,94; ресурс I2C0 час.

Прошёл стендовые испытания призод по а.с. I51) 1405 в составе иогенной машины, подтвердив качество, работоспособность и про-озируемый ресурс.

•Апробация работы. Результаты исследований по теме дассерта-и докладывались и. обсуждались: на втором симпозиуме по теории геометрш пространственных зацеплений ( Ленинград, 1973); на

ьем симпозиуме по теорш и геометр«-! пространственных зацеп-ле.-ш;: (Курган, 1979); на четвёртом Всесоюзном симпозиуме по тео-р.;л реальных передач зацеплением (Курган, 1980); на Всесоюзном семинаре заведуй'^их каг'едрами и ведувдх лекторов по теории механизмов и мак/.н (Калинине;;ий политехнический институт, 1989); на всесоюзной конференции., Зубчатые передачи: современность и прогресс (Одесса, 1990); на четвёртом Всесоюзном совещании заведую-ких кафедрами и зедувдх лекторов вузов Средней Азии и Казахстана по теори; механизмов и машш (Алма-Ата, 1991); в Западно-Сибирском ц~:л;;але Всесоюзного семинара по теории механизмов и ма-еик (Новосибирск, 1991); на пятом межгосударственном симпозиуме по теорж реальных передач зацеплением (Курган, 1993) и др.

П^блихащя_рез1'льтатоз_работн. Основное содержание диссертации опубликовано в 53 печатных работах, из них 19 авторских свидетельста и решений о выдаче патента.

Сто7кт^ра_к_объ|м_2?-бота. Диссертация состоит из зведения, зести глав, заключения, выводов, списка литературы из 196 наименования, приложения. Общий объём диссертационной работы 348 с., чистого текста 285 е., 108 рисунков, 5 таблиц. В приложении помечены акты использования результатов научной работы при создании новей техники и использования изобретений автора в опытных образцах современных машин.

СОДЕШШЕ РАБОТН

Во_вв§денж! обоснована актуальность работы по направлению. Дано определение механического пшвода, наделённого свойством адаптации, оговорены общие ограничения к адаптации искусственных систем.

3 общем виде обозначены неопределённости, характерные для зубчатых передач, сформулированы предварительно перспективные конструкторские и технологические приёмы ликвидации или ослабления неопределённостей.

Показано, что возможное изначальное, увеличение напряжений несуцих элементов адаптивной зубчатой передачи в сравнении о теоретически правильной, но не реализуемой в практике моделью зацепления, вполне нормируемо и исключает саму возможность воз-

кновения критического нагружения при кромочном контакте, такой рактер контакта невозмояен пр! самых неблагоприятных комбина-ях первичных ч силовых ошибок.

Показана лучшая потенциальная способность к адаптации у пе-дач трением с активными центроидныш поверхностями по причине сутствия одной неопределённости в высшей паре в сравнении с бчатым зацеплением. Кроне того, в катящихся передачах имеют сто лучше условия управления их внутренними характеристиками, счёт возможного включения в их отроение специальной управляо-й цепи.

Показано, что средствами адаптации механических передач, кон-рукция которых не содержит дополнительного источника энергии и нована на использовании исключительно законов механики, реали-емых механическими элементами, являются структурное ссвершенст-и дополнительное к основному движение звеньев.

Это движение может быть малым движением самоустановки, упру-м перемещением звеньев и их элементов с сохранением мшшмально-уровня потенциальной энергии. Однако возможно и управляемое кжение, функционально зависимое от параметров передаваемого сивого потока, реализуемое управляющей цепью, в том числе и дви-*!ие, приводящее к автоизменению передаточной функции передачи.

Во введении сформулирована в общем виде цель работы.

1_И2£52В_Е!лаве проведён аналитический обзор публикаций по паемой проблеме, очерчены тенденции развития теории и техничес-х решений механических передач. •

К началу семидесятых годов трудами Х.И.Гохмана, Н.И.Колчина,_ ^.Николаева, Э.с.Люкшина, Ф. Л.Литвина, гЦС.Давыдова, К.М.Писма-ка, В.А.Гавриленко, Л.В.Коростелёва, Н.Н.Крылова, И.А.Болотовс-го, Э.Б.Булгакова, К.И.Гуляева, И.Й.Дусева, г.И.Шевелёвой, И.Ерихова геометро-кинематическая теория зацеплений получила вершённое и достаточно совершенное строение, включая системата-об^ектов и схем, показатели располагаемой несущей способности цеплений. Теория имеет собственные методы исследований, на базе зрии созданы основы современной технологии, ведётся проектирова-е оборудования и инструмента. Теория зацепления достигла высо-й степени обобщения, что позволяет успешно решить практически бую задачу синтеза зацеплений.

Современные расчётные модели зацеплений, как правило, содер-г один или несколько элементов, уточняющих классическую геомгт-

ро-юшематичеокув схему зацепления с твёрдыми звеньями, как-то: учёт характера передаваемого силового потока, первичные ошибки изготовлениям сборки, зазоры, деформации, технологические искажения геометрии, износ и др. Наряду со статическими моделями возросла доля динамических моделей, изменяется в прикладную сторону или становится менее академичны:.! содержание задач конкретных исследований.

В настоящее время исследования в области теории зацеплений охватывают направления, близкие к машинному синтезу передач с заранее заданными расчётными свойствами.

Развитие теории в последнее время, к сожалению, сдерживается отсутствием добротных экспериментальных работ, способных оце-. нить границы применимости и достоверность математических моделей, как следствие, необходимость развитая и дальнейшего уточнения последних. »

Теория реальных передач зацеплением потребовала раскрытия неопределённостей в зацеплении, прикладной доработки вероятностно-статистических методов, составления расчётных моделей для оценю! напряжённого состояния элементов.

Работы Л.А.Архангельского, Н.Г.Бруевича, ¡Д.Н.Френкеля, А.Н.Дкнника, Н.И.Беляева, А.И.Петрусевича, М.Б.Громана, В.Н.Кудрявцева, Л.Н.Решетоза, Д.Н.Решетова, М.Д.Генкина, К.И.Заблонско-го, Г.Б.Иосклевича, Э.Л.Айрапетова, Ю.А.Державца, В.В.Шульца, А.Е.Беляева и др. по служили'научной базой стандартных расчётных методик, а в последнее время и САПР зубчатых передач. Модели высокой степени достоверности обязательно содержат решение контактной задачи, определение распределения нагрузки мезду парами зубьев и вдоль контактных линий, учёт пересопрякения зубьев. На базе моделей возмогло ресение задачи прочности модифицированных передач, возможен также учёт влияния смазки, технологии, условий эксплуатации, на работоспособность передачи.

Технические решения зубчатых передач по отечественным и зарубежным патентам последних лег ориентированы на исключение или на ослабление неопределённостей в зацеплении, снижение динамической составляющей передаваемого силового потока, что потенциально способствует увеличению ресурса.

По мнению автора, широко применяемое в патентах движение самоустановки звеньев не всегда осуществимо практически, особенно для быстроходных передач, его нельзя рассматривать как исклвчи-

тельно положительное явление. Смещение зоны контакта также должно быть нормирование ограниченным, а само смешение не долию нарушить условие сопряженности передачи.

Анализируя технические решения современных передач с несекретным способом преобразования силового потока, мокно выделить их общие признаки, как-то: обязательная разгрузка подпппникои от нормальных сил замыканием их на корпус или охватывающую деталь, многспоточность, авторегулирозание сил прижатия тел качения, минимальное геометр!чеакое скольжение, специальные материала ц смазка. Эти признаки, а также обилие схем передач, способов создания нормальных сил позволяют сделать вывод о кон курентноепп-собиости этого типа передач зубчатым как по уровню передаваемой мощности, быстроходности, КПД, материалоёмкости, так и особенно по малой виброактивности, технологичности.

На основании анализа с оде ржача я работ, по доступным автору источникам, сформулированы задачи исследования.

§2_§т2223_С-1аве основное место занимает систематика и выявленные особенности строения механизмов, наделённых свойством адаптации. По причине общности исходных положений результаты исследования применимы к люби-) типам механизмов без ограничений, безусловно включая механизмы содержаиие зубчатые и фрикционные п ерэдачи.

Первую группу составляют механизмы, имеющие приспособленные движения - движения самоустанавливаемостя звеньев; эти движения -дополнительные к основной форме движения; первичные оаибки, поле деформаций не искажают картины нагруясения звеньев и пар (соединении); форма элементов пар обеспечивает компенсацию перзичных и силовых ошибок. Могут содержать гибкие звенья - силовые связи, компенсаторы. Основу механизмов составляют ассуровы цепи и цепи, эквивалентные ассуровнм. :

Вторую группу составляют механизмы, сохраняющие свойства механизмов первой группы; дополнительно имеют адаптивную связь и дополнительную степень свободы, реализующую эгу адаптивную, как правило, геометрическую иди силозуи связь. Адаптивное движение -принуждённое основным силовым потоком движение - используется на непрерывное регулирование внутренних характеристик механизма, на стабилизацию движения, на полное использование располагаемой мощности; такие механизмы энергетически выгодны, они, как правило, содержат габкие звенья; звенья, меняющие кинематические размеру;

звенья другой пр1роды. Основа механизмов - ассурови цепи и неас суровы цепи положительных порядков. В сущности адаптивные механизмы этой группы содержат в своём строении элементы систем непрерывного автоматического регулирования внутренних характеристик.

Третью группу составляют механизмы, для которых свойства механизмов первой группы не обязательны, они имеют адаптивную, как правило, силовую связь V! дополнительную степень свободы, реализующую адаптивную связь через внешние объекты, среду, рабочий процесс. Эти механизмы являются силовыми системами автоматического управления движением звеньев. Их базой являются многоконтур!ые дифференциальные цепи, как правило, с одним ведущим и минимум двумя действительно выходными звеньями, движение которых устанавливается, через характерютаки рабочего процесса. Адаптивность механизмов этой группы понимается в смысле динамически равновесной передачи силового потока по разветвлениям кинематической цепи с жёсткими звеньями, однако, все каналы передачи силового потока-замыкаются на единый технологический процесс. В таких механизмах структура гибко изменяется, при отом достигается главное условие их создания - полное использование мощности единого источника движения.

Четвёртую группу составляет автоматизированный пр!вод с об. ратными связями. В его конструкции обязательны типовые элемент: систем автоматического регулирования, электронные блоки управления, т.е. имеют место звенья немеханической природы.

Систематика всей совокупности адаптивных механизмов позволяет оценить техническое задание на их проектирование по принадлежности к конкретной группе и целенаправленно синтезировать структуру и располагаемые свойства технического решения.

Поскольку четвёртая группа специфична по приёмам адаптации, а адаптация механизмов, относящихся к третьей группе, тесно связана с физикой рабочих процессов, диссертация посвящена исследованиям в области теории и её приложений к механизмам первой и второй групп, методология исследования и синтеза которых близка теорш механизмов и машин.

Предложено в основу строения механизмов первой и второй групп положить не академическое статически определимое образование - ассурову группу, а отдельное звено, представляющее собой законченную сборочную единицу, имеющую определённость базирован!;

Для создания адаптивных механизмов следует рассматривать кинематические цепи пространственными, поскольку в реальных анизмах условия плоского движения не соблюдаются. Условно тической определимости звена

= 6 , Cl)

- количество кинематических пар, имеющих индексное чис-связей, включая силовые, отнесённые к геометрическим, неудер-аюаие связи, геометрические аналоги в виде пар или кинемати-ких соединений. Результаты комбинаций по (I) дают десять возможных вариан-определённого базирования звена, причём эти варианты распро-анимы как на корпусное звено механизма, так и на любое полное звено цепи.

Расчёт количества связей промежуточного звена должен прово-ься как с учётом его возможных движений относительно ведуие-и ведомого звеньев, так и выходного движения ведомого звена.

В том случае, когда промежуточных звеньев несколько, в расе количества связей каждого промежуточного звена дополни тель-учитываются возможные движения смежных промежуточных звеньев орядке от ведомого звена к ведущему.

Применительно к зубчатой передаче соблюдение определённости ирования зубчатых колёс, расположенных на вращающихся валах, бует исключительно точечного характера контакта активных по-'хностей зубьев.

Структурные положения не могут учитывать особенностей тако-характера контакта, совершенно обязательна лишь локализация такта, и в пределах несоответствия реальной и идеальной схем такт должен сохранять именно такой характер.

Для получения линейного контакта активных поверхностей "зубь-в рядовой зубчатой передаче необходимо реализовать второй ватт базирования звена (пара четвёртого класса и пара второго .сса), Вопреки распространённому мнению в зубчатых передачах с межуточным колесом или, что тоже, в планетарном ряду линейный ¡такт в двух зонах зацепления осуществить невозможно в принци-даже используя сферический подшипник для установки промежу-:ного.колеса, аналогичные рекомендации распространим« и на нья фрикционных передач. Показано, что в строении механизмов второй группы, имеюшх

.•.-••дгдвку-» сьлз:., рслхкзуемуз посредством вспомогательной управ-,:-:»цеН цокк, г.исит .юсто двухподваю^з контура по количеству a5.¿niHpy:.iu;:x связей«.

J яо:!С5ь» управляйся 1;епл, даевзеЯ собственную передаточну пункта, можно Сортировать усилие подкатил передающих силовой г.оток ?«i качения, колучач тем самка энергетически совершенные передачи со от'дс'дкязаиксл джшюд; уяр&злясцая цепь может быть использована к для бесстуиеачатсго изменения передаточной функции основного мехализ:.;:: с целью полного использования мощности двигателя и обесг.ече:-:и.-1 энергетически оптимального режима его эксплуатации.

3 третьей главе дан анализ физических моделей реальных зуб- . чятих передач, проведено разделение параметров реальных зубчатых передач по блокам зозло-гного ослабления неопределенностей приз-•:&.st :<од?..;£'.ка»Ш, приз сдана характеристика и расчёты авторского ■'.е:с-:'.;челсого решения кксгорейНЖоЗ адаптивной зубчатой передачи.

7; л я напразяенкого наделения зубчатой передачи свойством •••¿олтадои следует отнес?:: её по псизкакам адаптивности к меха-яерой груг.пы, об/лдаизих еаособиоетьз к самоустановке звеньев средствами правильной структуры, при этом обязательно подлежат ослаоленяо или даквкдздаи неопределённое-® з зацеплении, с?::оо»вдеся к высшей паре и зацеплению в целом.

iíc клочив из всей совокупности параметры, ослабление которых ;:o:.e¡T на путях технологического улучшения и повиаения точности, остальное параметры реальной зубчатой передачи сгруппирированы ::о блокам общности средств ликвидации неопределённостей.

Леевiiyi блох составляют следующие параметры поля точности: V. параллельность валов; перекос валов; погрешность направления зуеа; конусность делительных цилиндров; поля деформаций:' деформация опори корпуса; изгиб валов; кручение валов; температур-деформации.

Параметры первого блока порождают'неопределённость распределения нагрузки здоль контактных линий, приёмами ликвидации та-:ой неопределённости является локализация контакта в обозначение:: направлении средствами продольной модификации активных поверхностей зубьев.

Ко второму блоку относятся параметр поля точности - погрешность основного кага и параметры поля деформации: динамичность силового потока; дробное значение коэффициента перекрытия или

временная длина контактных линий; деформация тела колеса; изгибая де.рормацня зуба и осадка его основатя; контактам! дс^орма-яя активных поверхностей; эволэдля проблей пр;: износе.

Параметры второго блока порождают неог.зеделённость в определении нагрузки изжду парами зубьев и ялляютсч осиолнгми знчинами виброактаькости зубчатчх передач. Влияние этих пагл-зтров ослабляют, как правило, профильной модификацией зубьев.

В настоящее время, и это показано в диссертации, нет недос-1тка в попытках создания расчетных моделей реальных зубчатых ;редач, однако, обобценге отдельных кетодгос а создание унизер-мьной модели высокой стечонл достоверное г;: реальной передачи ».г.тпчески неосуществимо из-за разнородности п взэпмосвязаннос-[ параметров «одели, йоие параметры яодегк иодвхеяи. Тахр :ивероальну» модель, перегрукеннуа с-мпаричесшми хоо.К«цкента-, получении:« в конкретных условиях опыта, не удаётся сделать .екватноп модели ¿¡изическоЯ для лобого технического задания на ю вотирование, проблематична и математическая разрегамезть моли без упрощений.

Не отрицая полезности уточнения расчётных моделей и разв;;-я приёмов раскрытия неопрзделснностей, аз тор считает более рспестивньм направление синтеза зубчатой передачч, в которой определённости исключаются всвсе или их в.чпячиз ослабляется расчётных значений при самом неблагоприятном сочетании лара-тров модели, для этой цели, наряду с рациональной структурой, сдует выбирать и рациональную моди<5:;а;ц:;и активных позерхнос-Г'.

Средствами продольной модификации наряду с поклачекием не— ределёняостей от первого блока параметров в передаче нсгут гь достигнута локально-линел-пм, квазилинейный, смеозяккЯ коз-яти активных поиерхностеП, которые, обеспечивая свойство а:ал-шн, имеют сравнимую с линейным контактом несучуо способность.

Естественно, что модадакация геометрии активных по;юрхнсс-Ч зубьев передачи осуществляется под конкретную расчётную мо-1Ь передачи, поэтому при несовпадении расчётной «одели и редкой передачи модификация может оказаться неполезной, в луч-I случае, нзопглмальноЯ. Это особенно ¡:яее? отнепзние к п ровной нодисикац/.и.

Как было показано, средством адаптации механической псреда-является дополнительное к основному Д£к;г.екяе звеньев, наряду

с движением самоустановки, это может быть упругая деформация звеньев или их элементов.

Так, взамен профильной модификации для ослабления Heonpej лённостей от второго блока параметров в трёхзвенной зубчатой i редаче, считая зубья колёс безмассовыми, можно наделить зубья одного из колёс значительной изгибкой податливостью, тем самш зубчатое колесо получает для целей адештации дополнительно О ,í степени свободы, при этом процесс пересопрякения будет облегч« растянут по времени и ударное взаимодействие зубьев ослаблено.

Эта идея реализована в передаче, представленной на рис, ] В теле колеса изготовлены радиальные пази значительной длины ( но изгибная дефортция ограничена шириной Д дугообразных пр резей, которая составляет величину порядка 0,2 - 0,4 мм.

Передача работает в нескольких режимах. В самом благопр1я ном режиме, характерном для несиловых или недогруженных переда все прорези остаются разомкнутыми. В расчётном режиме замкнута одна прорезь перед несущей парой зубьев, и силовой поток передаётся yace рамной конструкцией, жёсткость которой значительно больше жёсткости свободных зубьев. При запредельном нагружении возможно замыкание двух и более прорезей, и по типу функционир вания в этих условиях зубчатое колесо напоминает составную peo сору.

'Особое положительное значение в такой передаче имеет эффе

выравнивания нагрузки ме; ду несуией и вступающей : зацепление парой зубьев, а также то обстоятельств! что несмотря на имеющую место разность шагов вст; пающей в зацепление пары, процесс пересопряжения оказывается более растян;

тым по времени, разрыва передаточной функции не происходит, нет и заметнс го роста динамической сос тавляощей передаваемой не I. Зубчатая передача с малой грузкк, как ото имеет мес начальной жёсткость» в обычной передача, что

зацепления показали исследования на

IS

Рис.

ЭВМ разработкой упругостатич^ской модели, в основу которой по-;'о;:;ен».; сосг»г.нй-1 рамная коно'.'рукция.

»¡ссдрдочеши" на мо"«ли позволили синтезировать обг.г«е размо-]!!-! ¡¡¡орет, с^ ."угообразной част», аирглу зазора, исходя иа потребной кбсткосл свободного зуба я арки, а также допустимого уровня изг.^них илгряхсиил я заделке зуба и контактных иопряжз-нкй при зшшсанлР ¡.ргрогц.

Показано, что техническим ревемнем губчатой передачи о малой начальной теоткостью гацеп.чеиия обеспечивается шогорошииая ео адаптация к силовому потоку л;« одновременном кратком сиике-цвц динамической ооставл/.яаеЯ передаваемого силового потока. Техническое рлсение и его модцфшлда язлязтоя ралпшяыи.'» приёмом снижения вийроактяваос.и передача. 3 конце глагш праведен« примера синтеза такой перепачи для рчзлнчных технических условий.

Четвёртая гл^ поевщенз теории образованна адаптивных сопряжённых зацепд енип.

Показано, что перспективна»» опособсч образования сонрякон-них зацеплений „вгляется сиесоо, осчс-ввкь а.'» на двухпармиегри1',зеком огибай;!!! активных поверхностей тлзвёрТ1г:аклейоп инструмен--чальной поверхностью, ка*: технологии'."! и упплерсач! ный,

Ягзсотек способ об{лзо;-.».п£Д сопряг "них зацепления, кинематически не4увствитель:-ых к из?к'нешш парнот|.ов, характеризуетк в^'ештос иасполопгине осей. О.¡особ молно ^затозовагь однопара-мотричсскин огибанием про;; ввод шей поьерхнэстыэ, боязо-.зпйвй в сопочном эацеплвкки поотупаг-ечьнов дл^яшв, при этом для ких-дой точка производящей поверхности но мал ь к ней дол*на нмзтр одинакознй угол о направлением дэдденея печерхнеет.:,

Пронззодяте поверхности, сбладсаогче вк неуке гани'Л! свойот-И01!, сосгозлязт целее семейтгво, но «аториализовать производя^) поверхность о С цего вида технически сдояно. ¡'.рактичсокх испсльзу-рзтея только ч-.стные вид к этой поверхности, а ииснио: эяольвечт-ный геликоид, круговой конус и плоскость,

В диссертации показано, что такуэ прочзводлцуг п-'верхнссть мгхно получить :з сяаночноч ааценлении без ?;> (]иоичс;ксИ матгцю-ллзации, а толакО в виде ошбаэцей иисгрунгдталы'оР г«сг;р»нстк з движении подач;:.

Показано, что независимое о; ды^ния обката» дл,■иксии с подачи геликоидального инструмента мсязт быть только поступательным. Если при этом инструмент 'Л лз". 'стоя ээол ьч онтн ьч гели-

П

£ и

кондсм иди его частными разнокаднооглми - кругов^ коиуоом «ли илоскостьи, « поскольку в поступательном двикеш-щ характеристика на VI в югедиа моясит совпадает с прямолинеШой образуюдся

и , 'го огибаицая , являющаяся производящей поверхности)

в станочном зацеплении, будет линейчатой и развёртывавшейся, причём все нормали х (0 образуют с её осьа 6—В одинаковый угол, а движение обкатки <3 будет прямолинейным поступательным вдоль В- 5 (рис.2). Ото обстоятельство позволяет

заключить, что проекции скорости двпнеиия О на нормаль к С1 будут одинаковыми, и это свой-; ство будет перенесено на нарезаемул поверхность Р^ , т.е. равенство нормальных проекций окружных скоростей точек р ' будет обеспечиваться независимо от положения оси обрабатываемого колеса.

Парное колесо передачи образуется инстру-5лучае, неидентичным И , однако, производящая поверхность также будет обладать обозначенным свойством при любом характере поступательного движения подачи, к поверхность Р^ также приобретает сзойство

В образованном зацеплении Р( и Р^ пере сопряжение обеспечивается при очевидном требовании равенства нормальных пагоэ инструментальных поверхностей И и И^ , а зацепление (рис.3) сохраняет сопряжённость независимо от взаимного расположения осей колёс. Каждое колесо зубчатой передачи может быть нарезано при различном характере подачи инструмента, следовательно, имеет место пара производящих поверхностей С) и 0. п . Касание (3 и С?^ всегда обеспечивается и происходит по прямой, совпадающей с общей образующей от каждой поверхности. Если £{ и () являются относительно подвижными, то они будут взаимоогибаемыми.

Таким образом, сопряжённые адаптивные зацепления, полученные двухпарамзтрическим огибанием развёртывающимся геликоидом

Рис. 2. К образованию производящей поверхности пр:; двухпара-метрическом огибании

центом

н

в обчем

Uijm oro части'.-u раз-

новидностями), ио-uio рассматривать как об-

п

разоваш-ше по принципу

жёсткой 0iJul ÍH;;..:iCP-кой) неконгруэншой пролзводяаей пари.

Введёноо пойнте пролзвоцяцей поjеох-

1 ™ нести npî двухпарамет-

Рис. 3. " ' рлческом огибании поз-

цвухпараметрнескмн огибанием, но и синтезировать на згой базе зацепления с потребной степенью локализации контакта акплтих по-зерхисстей, синтезировать принципиально новые адаптивные з-щояле-шя со "оиеяанным" контактом. При о том воэыокко прогнозировать ¡еобхо'илми'-з свойства зацеплений, анализируя лхзь гесмегрет мрсиз-«одязих ио^оруяостеЯ Q ti -Q# , несомненно более просту» в ¡равнении с геометрией лзухпаролетряческих огнбапдих.

На базе теор?й адаптивных сопряжённых зубчатых зацепзиг'.Й участием автора предложен на уровне изобретения общий способ б работки методом обкатки косозубых колёс. Этот способ позволя-? получать зубья с корсетной формой осевых сечений, тем. самым остигается благопр1ягаое сочетайте 'кривя ен активных повепхнос-ей пространственной передачи общего вида,

Исследована неконгруэнтная пара производящих поверхностей, ринадлекашх единому винтовому производящему колесу. Показано, то порядок касания поверхностей на единицу выше порядка каса-ия их характерютик. В частности, характерютаки пересекающих-я производящих поверхностей не имеют особенностей в расположен m, и с помощью такой производядей пары нельзя получить оопря-знного зацепления за исключением случая, когда производящие эверхяости вырождаотоя в производящую линию.

Лрл касании первого порядка производящих поверхностей их 1рактер1стаки пересекаются на линий касания производодих псве-етостай. В этом случае образуются сопряжённые зацепления с

воляет не только объяснить условия сопряжённости множества зацеплений, о б ра з ов анн их

В

¡и ¡5 тяшшейш контактами. Материализуя от кагкдой из

пр'мзвсджтлх поверхности полуповерхности, лежащие по разные отошли от линии касания, при определённых условиях характеристика мкой составной пари будет замкнутой ломаной кривой.

При касании нгорого порядка (кривизны производяцих поверхностей на линии их касания совпадают в направлении, отличном от направления этой линии) характеристики поверхностей касаются одна другой. Касание второго порядка производящих поверхностей является признаком образования сопряжённых зацеплений с локально-линейным контактом активных поверхностей. Все обозначенные производящие пары формируются в станочных зацеплениях вариациями траекторий подачи инструмента.

Разработаны теоретические положения "смешанного" огибания, используя которое можно локализовать пятно контакта таким образом, чтобы при достаточно часто встречающихся малых параметрах полой точности и деформаций реальной передачи снижение еб нагрузочной способности по сравнению с нагрузочной способность» линейного контакта било возможно меньше. В то ке время при максимальных значениях параметров зона контакта не должна уходить на торцевую кромку зуба, и зацепление должно оставаться и в этом случае сопряжённым.

В таких передачах рабочие поверхности зубьев содержат взак-моогибаемио участки, где наблюдается лине гний контакт, а остальная часть поверхностей плавно отведена вглубь тела зубьев двух-параметрическим огибанием.

Практически осуществить такое "смешанное" огибание, мои!о па существующем зуоообрабатывающем оборудовании с движением подачи инструмента относительно заготовки по траектории, имеющей точку излома или совпадай®!Г; участок, что позволяет сформировать на едино и производящей паре конгруэнтную зону, способную образовать взаимоогибаемые активные поверхности зубьев.

В диссертации систематизированы возможные комбинации различных траекторий подачи инструмента, эти комбинации связаны с формами производяиих поверхностей и прогнозируемыми свойствами образуемых зацеплений. Показано, что двухпараметрпческим' огибанием достижима возможность синтеза широкого класса адаптивных зацеплений со степенью локализации контакта,удовлетворяющей всему спектру технических заданий на проектирование реальной зубчатой передачи.

го

технологической реализации адаптивных зацеплений, примеры некоторых опытных зубчатых передач, в том числе передач, разработанных с участием автора на уровне изобретений.

В_пятой_главе проведены геомегро-кинематический анализ и синтез механических передач с недискретным способом преобразования силового потока.

Приёмами модификации активных поверхностей, сознательным управлением жёсткостью молено ликвидировать^или ослабить неопределённости в зацеплении, но дискретность передачи силового потока в зубчатой передаче сохраняется в принципе.

практикой эксплуатации также подтверждено, что применением компениатороа неопределённостей (плавающие конструкции водила, сателлитов, упругое базирование звеньев) в удельно лёгких энер- . гонасыщенных передачах можно не добиться положительного эффекта по увеличению ресурса, а в случаях переменного уровня и знакопеременного силового потока дане получить противоположный результат. Введение не дополнительных адаптирующих связей по признакам адаптивных механизмов второй группы для зубчатой передачи технически нереально, нереализуемо.

Потенциально богаче для целей адаптации оказываются современные фр1кционные многопоточные передачи. Имея сопоставимые с зубчатой передачей несущую способность, технологичность и КПД, для машин, у которых виброактивность является определяющей, фрикционные передачи имеют преимущество. Это преимущество усиливается при использовании в передаче компенсаторов неопределённостей силового характера, исключающих избыточные контурные связи.

Возможность широкого применения компенсаторов, имеющих значительную податливость, перекрывающую по своим значениям любые первичные силовые и температурные погрешности, позволяет выполнить- самоустановку звеньев без локальных и контурных натяжений, кроме того, можно использовать потенциальное силовое поле компенсаторов как для стабилизации характеристик фрикционного контакта, так и для компенсации эволюции рабочих поверхностей.

Заслуживает особого внимания приём конструирования механических передач при миниатюризации машин, состоящий в выполнении компенсатором функционального назначения звена, приём нашёл реализацию во многих авторских схемах передач, выполненных

¡ли/^е из о о оетоипй.

Ле н.-юстг п(*1киипнальнвх трудностей и путь наделения фрик-гирь-дач промах«« адаптивных механизмов второй группы, ■ ;их г сиоём составе вспоиогательную управляющую .цепь, реали-:.:уа адаптивную связь через адаптивное движение, что позволяет к-нить в полезную сторону внутренние характеристики передачи.

Схема разработанного редукторно-го соединения представлена на рис. 4. Упругие кольца 3 установлены с натягом и передают на коротком участке силовой поток от центрального звена I на водило Ц плавающего типа, дополнительно выполняют роль функциональных компенсаторов линейных и угловых несовпадений базовых поверхностей звеньев I и 2.

Компенсирующие деформации колец 3 относительно малы и-на стабильности фрикционных контактов не сказываятся. Отсутствие непосредственной геометаиеской связи звеньев I и 2, вариации тол-шиш И колец расширяют кинематические возмокности соединения.

■ Передаточное отношение от центрального звена I к водилу получено в виде ■

ц

М = -

Рис, 4. Схема редукторного соединения:

1 - центральное ведущее звено;

2 - корпус; 3 - упругое кольцо; ^ - ролик водила; Н - водило

(2)

г4 + И

Лели ролики 4 водила выполнены ступенчатыми, то (2),лопол~ го>х отношением кинематических размеров ступеней

<«н (г

Сз)

идна из кич -хе.ч joe?viu':.'i:i!< встроенного типа »{,,• -детален» на рис. Осади;они я иотровино-го гика появоляйт с о б: i а стит ь ред ух цл ю скорости и npeodpaJu-вегшл дзиаенил ?" о;--иом узле.

Лрнведённуи ни рис. 5 схему отличает наличие гладких разноразмернил роли-коз водила, которое .физически мокет отсутствовать. При его:'

гч - П,

Rie, 5. Схема встроенного соединения:

1 - центральное зедудоз звено;

2 - кривошипная головка ватага;

с - эксцентриситет (услзвнка

кривошип) Мэлиф»каЦ!Ш схе

мы допускают применение ступенчат1.« роликов, разноразмерных упругих колец, количество упругих колец и роликов водила чо-лет бить более двух.

Для в api ен га (рнс.5) передаточное омовение ст центрального звена I к условному кривовглпу будет таким.

iùi

о).

=5. j + —

r-j

W

>2 г, r-s + h

В вариантах использования ступенчатых разноразмерных рож-сов на отношение их кинематических размеров накладывается ограничение одинаковости отношений диаметральных размеров на каждом колика, а передаточное отноиеииа с учётом отого станет таким

СО

г, Г/, Г-з-f h

(5)

3 вариантах использования разноразмерных упругих колец на

отношение их размеров также накладывается ограничение

г г и> ■а __ "з_

Разработаны приёмы геометро-кинематического синтеза номинальных размеров звеньев схем катящихся соединений. Так, в ре-дукгорюм соединении из пяти синтезируемых параметров • ^2 » • » ^ целесообразно один параметр считать свободным ( Ы( или с/^ ), а толщину Н колец определить изначально по силовому потоку, условиям прочности и долговечности. Тогда оставшиеся три параметра могут быть определены из условий:

и

= с/г -

а - С(, ) Ч Сс«2 - ^ ) £ - И) + С, Г,

+2Ь -С», ^ <^2 .

Во встроенном соединении с гладкими разноразмернши роликами при синтезе добавляются два параметра: - размер меньшего ролика и - эксцентриситет, последний целесообразно считать свободным параметром, остальные возможно получить из уравнений связи, составленных по тапу (7).

Б конце главы содержатся обобщённая и инженерная методики синтеза номинальных размеров более сложных соединений редукторно-го и встроенного типов с тремя роликами водила и тремя упругами кольцами, приведены и выполненные на ЭВМ ЕС 1061 результаты синтеза размеров передачи при конкретных исходных данных на проектирование.

В_лестой_главе приведён анализ моделей реальных передач трением, на основе которого рассмотрены различные варианты управления натягом и технические эффекты, достигаемые при этом. Выполнены проектные расчёты передач. Для автовариаторной передачи проведён упругостатический расчёт передаточной функции и общих параметров управляющей цепи, приведены авторские технические решения передач, подтверждающие плодотворность направления синтеза наделением их свойствами адаптации.

Показано, что достижение энергетического совершенства передачи и полное использование располагаемой мощности достигается средствами адаптации, когда основная силовая часть передачи ин-

дифферентна к палю точности и полю деформаций, а вводимая в строение управляющая цепь служит целям совершенствования передачи, адаптируя ее к изменяющимся внешним воздействиям в полном соответствии с признаками адаптивных механизмов второй группы.

Энергетическое совершенство передачи достигается сознательным управлением натягом, а полное использование располагаемой мощности - автоизменением передаточной функции..

Управляющая цепь представляет собой как бы элемент беспоисковой самонастраивающейся системы управления прямого действия. По своим свойствам управляющая цепь близка основному объекту, т.е. передаточная функция цепи обеспечивает адекватную связь между силовым потоком и реакцией на него со стороны цепи. Для стационарности работы передачи в каждом режиме темп процесса её адаптации должен быть выше основного переходного процесса.

Для наполнения расчёта их моделей передач реальными свойствами раскрыта три раза статическая неопределённость упругого кольца, являющегося как функциональным компенсатором, так и звеном, создающим первоначальный натяг во фрикционных контактах привода.

Увеличение Д с1я, против номинального диаметра кольца получено в виде

. а с|3 = 2ргзфс*) (8)

д е з^а-^п

где Р - потребная нормальная сила в контакте кольца о роликом водила;

ср(<р) - составная тригонометрическая функция;

£ у - изгибная жёоткоогь сечения кольца;

1р - угол установки роликоз водила.

Приведено обоснование полезности одновременного использования симметричного натяга упругого корпуса и элементов фр1кционной передачи. Это предложение помимо разгрузки функциональных компенсаторов открывает широкие возможности для синтеза целого класса волновых зубчатых передач, опытные образцы некоторых из них уже изготовлены. Выполнена первичная оценка уровня напряжений основных звеньев передач.

В подтверждение плодотворности направления синтеза разработаны на уровне изобретений технические решения передач с управляемым натягом.

u p.íOoff.-. ириьоднтсч краткие описания трёх решений, в кото-нитиг изменяется за счёт изменения кинематического размера MJíjwero звена передачи редукторного типа, выполненного по схеме p.i ;-. D первом из них имеет место скрытая управлявшая цепь с .лкспией на температуру силового контакта, и в состав звена I 2<ходнг кольцевые пластины из материала с болышм коэффициентом теплового расширения; во втором имеет место трёхзвенная силовая управлявшая цепь, а звено I при этом представляет собой упругую оболочку; в третьем силовая управляющая цепь замкнута на ведущее зчено, имеющее подвижное секторюе строение.

Автовариаторные схемы представлены двумя техническими решениями, выполненными на уровне изобретений. Одно из них имеет скрытую управляющую цепь, использующую движение самозатягивания одновременно для управления натягом и для изменения передаточной функции передачи, второе имеет ия этой цели силовус цепь управления, как на рис. 6.

Bapiaiom силового потока формируют переменное усилие Рос , последнее вызывает осевые перемещения Д^ ведущего звена и Дн водила. Угловое перемещение J5 роликов водила изменяет передаточную функции передачи от ведущего звена I к водилу И

6>н

В1С. 6. Схема автоваршторного

привода: I - ведущее звено 2 - упругий элемент; Н - водило

U

4

Поскольку ' * Л г -Í у J (

- r^iinji

где л]

(9)

fZyi-cosf.) получим

д г, ~ rH Sin $

.й

и

а из условия равновесия ролика водила , считая М^ тельным моментом упругого элемента 2, имеем

О - ы°

Гм ЫГ} +

00

предпри-

(10)

12 10 0.3

0.6

Рое

<5)

^ % •

✓ • _ г- « Ф

т 4

0.2

ол 0.6 ад 1.0 1.2 ш

Рио. 7. Зависимость Р9{ 3 Рос (Да)

в цепи управления: I. С» 0,5; 0,75; 3. С= 1,0

2. С'

Н'а рис. 7 представлена зависимость

Рос = Рео(Л.), которая позволяет судить как о величинах натягов во фрикционных контактах, так и о частоте собственных колебаний управляющей цепи, что необходимо для оценки ограничений области применения передачи автоварча-

торного типа. Исследования передаточной функции управляющей цепи свидетельствует о получении благоприятных обеих закономерностей и технической .реализуемости цепи управления.

Показано," что применением авговариаторных передач можно не только полно реализовать подводимую мощность, но и сьизить уровень динамического нагружения звеньев.

В конце главы приведено краткое описание авторского технического решения механического пр1вода с двумя цепями управления, признанного изобретением, позволяющего сделать приводы любых ма-иин, включая цикловые, ротационными, с постоянным приведённым моментом инерции и близким к равновесному движением звена приведения.

Заключение. Проведённое исследование наполнило конкретным содержанием идео наделения свойством адаптации технического объекта, таловым представителем которого является механическая передача - неотъемлемая часть практически всех машин.

Не обладая способность» к саморазвитию, технический объект как искусственно созданная система может быть сознательно ноле лён свойством адаптации к первичным ошибкам, к поли пиювмт

к температурных деформаций, к уровни силового потока. Для механических передач это свойство реализуется путём управления строением, модификацией геометрии активных поверхностей звеньев передач, жёсткостью элементов, величиной натягов, значением передаточной функции, свойство реализуется дополнительным к основному движением звеньев.

основное выводи

1. Доказана плодотворность идеи наделения свойством адаптации механических передач как принципа конструирования, удовлетворяющего большинству требований технических заданий на проектирование передач в составе современных машин.

2. Создана имеющая созидательную.направленность систематика механизмов, наделённых свойством адаптации, выделены цели адаптации и признаки групп механизмов, особенности их строения, обоснован ясный в физическом смысле метод синтеза экономичных схем механических передач без дефектов структуры.

3. В основу синтеза адаптивных механических передач, индифферентных к полю точности и полю деформаций, должна быть положена монада - звено, имеющее определённость базирования в кинематической цепи; к широкому использовании рекомендуются силовые функциональные компенсаторы, кинематические соединения вместо пар.

4. Показано, что зубчатая передача без дефектов структуры может быть создана только на базе зацеплений с локализованным контактом активных поверхностей,

5. Доказано, что радикальное снижение динамических нагрузок в зубчатой передаче возможно наделением свойством её адаптации

к полю точности и переменному силовому потоку за счёт малой начальной и ступенчато изменяемой жёсткости зацепления.

6. Для создания сопряжённых адаптивных зацеплений, кинематически индифферентных к, взаимному расположении осей звеньев, производящую поверхность общего вида в станочном зацеплении мок-но получить без её физической материализации, что расширяет и упроиает технологическую реализуемость широкого класса адаптивных зубчатых передач.

7. Введение понятия производящей поверхности при двухпара-мотрнческом огибании позволяет, наряду с объяснением условий

сопряженности, создать теоретическую основу синтеза сопряжённых адаптивных зацеплений с прогнозируемыми свойствами, связать степень локализации контакта с сочетанием траектории подачи инструмента в станочном зацеплении.

8. На основе анализа свойств характеристик двух производящих поверхностей, образующих огибанием сопряжённые адаптивные зацепления, показано, что порядок касания активных .поверхностей зацеплений, в общем случае, на единицу выше порядка касания их характеристик в станочном зацепления, зто позволило сформулировать как условия образования зацеплений с потребной степенью локализации контакта, гак и ограничения, приводящие к вырозде-нию зацеплений.

9. Обобщены условия образования зацеплений способом смешанного огибания, что создало основу синтеза широкого класса зацеплений, обладающих располагаемой нагрузочной способностью, зависящей от первичных оетбок и поля деформаций; зацеплений, потенциально способных к приработке активных поверхностей и стабили-защи эволвцюнных изменений геометрий активных поверхностей без критических уровней нагружений за счёт наличия пороговой адаптации к первичным оиибкам у таких зацеплений.

10. Разработана систематика форм производящих поверхностей во взаимосвязи с траекториями подачи инструмента и их сочетаниями, что позволяет сделать первичный выбор траекгорш подачи и комбинаций траекторий для синтеза адаптивных зацеплений, удовлетворяющих всему спектру технических заданий на проектирование передачи - от учёта полей точности и деформаций до проектирования передач, взаимное расположение осей колёс которых изменяется в широких пределах.

11. Показано, что альтернативным зубчатому может быть многопоточный фрикционный привод с недискретннм способом передачи силового потока, созданный на базе замкнутых кинематических соединений о силовыми компенсаторами неопределённостей, потенциально более восприимчивый к наделению свойствами адаптации.

12. Доказана эффективность управления величиной натяга и передаточной функцией при создании энергетически совершенных адаптивных фрикционных передач, способных к полной реализации располагаемой мощности. Передачи содержат в своём строении вспомогательную управлявдуа цепь, реамзуацую связь адаптивного и основного движений, связь передаваемого и управляющего силовых

подокон.

13. Подтверждена высокая лотенциальная способность к наделению свойством адаптации фрикционных передач вариаторного типа, на оснозе научного обобщения найден путь совершенствования динамического качества приводов цикловых машин.

14. Предложен путь миниатюризации базовых схем адаптивных фрикционных передач за счёт объединения функций редукции скорости и преобразования движения в них, как в одном узле.

15. Достоверность выводов подтвервдена опытом проектирова- -ния механических передач современных энерговооружённых машин, макетированием вариантов передач, стендовыми испытаниями и эксплуатацией опытных образцов машин с механическими передачами, наделёнными свойством адаптации. Разработан блок технических решений механических передач, способных к дальнейшему совершенствованию. В целом создана научная база принципиально новой технологии - адаптивных механических зубчатых и фрикционных передач.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Балакин П.Д. Зубчатая передача с переменным углом скрещивания осей // Сб. тр. машиностроительного факультета / ОмПИ.

- Омск, B7I. - С. 221 - 226.

2. Балакин П.Д., Лагутин С,А. Червячные передачи, нечувствительные к погрешностям монтажа // Теория и расчёт передаточных механизмов. - Хабаровск, 1973. - С. 129 - 132.

3. Коростелёв Л.В., Балакин П.Д. К вопросу образования зубчатых передач с переменным расположением осей колёо //..Анализ и синтез механизмов на электронных вычислительных машинах / ОмПИ.

- Омск, 1975. - С. 164 - 166.

4. Балакин П.Д. Определение формы копира для изготовления зубчатых передач о существенно переменным расположением осей

// Анализ и синтез механизмов на электронных вычислительных машинах. - Новосибирск, 1978. - С. 141 - 145.

5. Балакин П.Д., Рязанцева И.Л? Расчёт траектории подачи , инструмента при нарезании червячного колеса передачи оо смешан-

*ным контактом активных поверхностей // Анализ и синтез-механизмов на электронных вычислительных машинах. - Новосибирск, 1978.

- с. 146 - 150.

6. Балакин П.Д. $орма заготовок зубчатых колёс для передач ¿'существенно переменным расположением осей // Анализ и синтез механизмов на электронных вычислительных машинах. - Новосибирск, 1978. - С. 151 - 154.

7. Балакин П.Д., Лагутин С.А. Производящая поверхность при двухпараметричеоком огибании // Механика машин. - 1984.

- Вып. 61. - С. В - 19.

8. Балакин П.Д., Бородин A.B., Трода О.М. Опыт применения планетарного редуктора в малогабаритных машинах без смазки

// Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. четвёртого Всесоюз. симпозиума. -.Курган, I9B8. - Ч. П. - С. 81.

9. Балакин П.Д., Бородин A.B. Кинемаетческое соединение для привода поршневых микроиашин *// Вестник машиностроения.

- 1989. -1Ю. - С. 33 - 34.

10. Балакин П.Д. Наделение зубчатого пр!вода свойством адаптации // Зубчатые передачи: современность и прогресс: Тез. докл. Всесоюз. конф. - Одесса, 1990. - С. 10 - II.

11. Балакин П.Д., Рязанцева И.Л., Троян О.М. Зубчатая передача о малой начальной жёсткостью зацепления // Зубчатые передачи: современность и прогресс: Тез^докл. Всесоюз. конф.

- Одесса, 1990. - С. II - 12.

12. Балакин П.Д., Бородин A.B. Кинематические соединения

в приводе поршневых машин // Теория механизмов и машин. - 1990.

- Вып. U9. - С. 53 -'57.

13. Балакин П.Д., Бородин A.B. Механизмы, наделённые свой--ствсм адаптации в приводе поршевых машин без смазки: Тез. докл. четвёртого науч.-метод, совей, зав. каф., ведущих лекторов по теории механизмов и машин вузов республик Средней Азии и Казахстана. - Алма-Ата, 1991. - С, 56 - 57.

14. Балакин П.Д., Рязанцева И.Л., Троян О.М. Зубчатая пе-' редача с малой начальной жёсткостью зацепления // Проблемы качества механических передач и редукторов. Точность и контроль зубчатых колёс и передач: Тез. докл. Всесоюз. конф. - Л., 1991.

- с. 28 - 30.

15., Балакин П,Д. Систематика и особенности отроения механических приводов, наделённых свойством адаптации // Проблемы машиностроения и металлообработки / ОнПИ. - Омск, 1992.

- с. ю - 15. * '

16. Балакин П.Д., Рязанцева И .Л., Троян О.М. Зубчатая передача с малой начальной кёсткостыа зацепления // Проблемы машиностроения и металлообработки / ОмЛИ. - Омск, 1992. - С. 16 - 19.

17. Балтаджи С.А., Балакин П.Д. Определение характера контакта во внешнем и внутреннем зацеплении // Анализ и синтез механизмов на электронных вычислительных машинах / Омск; Ом®, 1975. - С. 167 - 170.

IB. Боршенко Г.А., Балакин П.Д., Лагутин С.А. Геометро-кинематические особенности передачи винт-гайка оксценгричная // Изв. вузов. Машиностроение. - 1974. - \Ь 4. - С. 67 - 70.

В. Коростелёв Л.В., Балакин П.Д., Лагутин С.А. Условия касания характеристик двух производящих поверхностей // Теория и геометрия пространственных зацеплений: Тез, докл.-Всесоюз. симпозиума. - Курган, 1979. - С. 16 - 17.

20. Макеев С.А., Балакин Л.Д., Бородин A.B. Расчёт фрикционной передачи малогабаритной криогенной машины // Исследование и разработка микрокриогенных систем и их элементов / Под ред. А.К.Грезина, Л.Г.Абакунова. -М., 1990. - С. 66 -71.

21. Образование зацеплений способом смешанного огибания / Коростелёв Л.В., Балакин П.Д., Балтаджи С.А., Лагутин С.А. // Теория и геометрия пространственных зацеплении: Тез. докл. второго Всесоюз. симпозиума. - Л., В73. - С. 18-19.

22. Образование зацеплений способом смешанного огибания / Коростелёв Л.В., Балакин П.Д., Балтаджи С.А., Шагуаин С.А. // Машиноведение. - 1974. - ß - С. 45 - 47.

23. Синтез зубчатых передач со смешанным контакта)! активных поверхностей / Коростелёв Л.В., Балакин П.Д., Балтаджи С.А., Лагутин С.А. // Механика машин. - 1974. - Вып. 45. - С. 85 - СЗ.

24. A.c. 337049 СССР, МШ В 23 F 5/20. Способ обработки обкаткой червячным инструментом кооозубых колёс / Л.В.Коростелёв, П.Д.Балакин (СССР) // Открытия, Изобретения. - 1972.

- » 33.

25. A.c. 442901 СССР, !Ш В 23 Р II/00. Способ зубообра-ботки колёс червячной передачи / Л.В.Коростелёв, П.д.Балакин, С.А.Лагутин, С.А.Балтаджи (СССР) // Открытия. Изобретения.

- 1974. - 1й 34.

26. А.о. 1125447 СССР, МКИ*1 F 25 В 9/00. Шариковый подшипник механизма привода газовой холодильной машины / А.В.Бородин, П.Д.Балакин, Н.О.Степанов (СССР) // Открытия. Изобретения.

- 1984. - № 43.

27. A.c. II5880I СССР, !Щ3 F Б H 25/06. Кулачковый механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное / А.В.Бородан, П.Д.Балакин, М.Ю.Степанов (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1985. - й 20.

23. A.c. П77609 СССР, !Щ3 Р 25 В 9/00. Циляндропоршевая группа / П.Д.Балакин, А.В.Бородин, О.М.Троян, В.Т.Швецов (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1985. - № 33.

29. A.c. I44III6 СССР, Ш1* Р К H D/08. Зродюнный планетарный редуктор / П.Д.Балакин, А.В.Бородин, О.М.Троян (ссср) // Открытая. Изобретения. - I9Ö8. - ® 44.

30. A.c. 1442730 СССР, ш'^ ï В С Б/02. Поршневая машина / А.В.Бородин, П.Д.Балакин, Б.Б.Абоокалов (СССР) // Открытия. Изобретения. - Б83. - ü 45.

31. A.c. 1456656 СССР, m\k 5 25 В 9/00. Газовая криогенная насина / В.Т.Йвецов, П.Д.Балакин, В.И.Оливер, О.М.Троян (СССР) // Открытая. Изобретения. - 1989. - » б.

32. A.c. 1541405 СССР, F 25 В 9/00. Механизм привода преимущественно поршневой газовой машины / П.Д.Балакин, А.В.Бородин, Н.Х.Хамитоэ, С.А.Макеев (СССР) // Открытая. Изобретения.

- 1390. - зь 5.

33. A.c. 15502995 СССР, МДО4 F 25 В 9/00. Холодильно-газо-вая машина / П.Д.Балакин, О.М.Троян.(СССР) // Открытия. Изобретения. - 1990, - № 10.

34. A.c. 1551944 СССР, МШ^ F 25 В 9/00. Шлиндропоршневая группа / П.Д.Балакин, А.В.Бородан, И.Л.Рязанцева, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1990. - $ II.

35. A.c. 1698540 СССР, М1Я5 F Б H D/C8. Фрикционный планетарный редуктор / П.Д.Балакин, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения, - 1991. - ®46,

36. A.c. 1728535 СССР, !Ш5 F 16 H D/08. фрикционный планетарный редуктор / П.Д.Балакин, А.В.Бородин, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1992. - ® 15.

37. A.c. Г733777 СССР, МШ5 Р LS Н 55/14. Зубчатая передача / Л.Д.Балакин, И.Л.Рязанцева, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения. - В92. - № 18.

33. A.c. 1772460 СССР, МШ5 F В Н 13/08. Фрикционный планетарный редуктор / П.Д.Балакин, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1992. - № 40.

39. A.c. 1783202 СССР, МШ5 Р 16 Н 21/40. Механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот / С.А.Макеев, П.Д.Балакин, А.В.Бородин (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1992. - В 47.

40. A.c. 1796820 СССР, МШ5 F 16 Н 13/08. Фрикционный планетарный редуктор / П.Д.Балакин, А.В.Бородин, О.М.Троян (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1993. - № 7.

41. Модификация активных поверхностей зубьев и способа её реализации / Л.Д.Балакин, И.Л.Рязанцева, А.В.Телевной, В.А.Ге-левной // Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. пятого межгосударственного симпозиума. - Курган, 1993.

- С. 60 - 61.

42. Балакин П.Д., Рязанцева И.Л., Троян О.М. Зубчатая передача с адаптивными свойствами // Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. пятого межгосударственного симпозиума.

- Курган, 1993. - С. 40 - 41.

43. Балакин П.Д. Выбор средства адаптации зубчатых передач // Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. пятого межгосударственного симпозиума. - Курган, 1993. - С. 35 - 36.