Математическое и компьютерное моделирование динамического состояния систем передачи движения (24.08.2009)

Автор: Щербаков Николай Романович

Щербаков Николай Романович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ

05.13.18. – Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора физико-математических наук

Томск – 2009

Работа выполнена на кафедре геометрии и кафедре теоретической механики ГОУ ВПО «Томский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Бубенчиков Алексей Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Васенин Игорь Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор

Нагорский Петр Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор

Чубаров Леонид Борисович

Ведущая организация: Московский институт теплотехники (МИТ)

Защита состоится 12 ноября 2009 г. в 10:30 на заседании диссертационного совета Д 212.267.08 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, к. 2, ауд. 102.

Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах), заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, учёному секретарю Буровой Н.Ю.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина 34а.

Автореферат разослан ____ __________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор А.В. Скворцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования

Областью исследования является разработка новых математических методов моделирования таких технических объектов как передаточные механизмы. В современном машиностроении определяющую роль играют зубчатые системы передачи движения (СПД) – редукторы. Объём их ежегодного производства составляет более 200 млрд. долларов США. На автомобильную промышленность приходится третья часть от этой суммы (коробки переключения передач, главные редукторы). Созданием компактных конструкций передаточных механизмов с высокой удельной мощностью интенсивно занимаются в Японии, Китае, США, Германии.

Доля России в объёме выпуска редукторов ничтожно мала и всё более сокращается под натиском импортной продукции. Инновации в редукторостроении решают отдельные задачи повышения КПД, повышения надежности и т. п., так как они направлены на улучшение отдельных узлов и деталей и почти не касаются основных принципов эвольвентного зубчатого зацепления, основы которого заложены более 200 лет назад Л. Эйлером.

По форме профиля зуба различают передачи эвольвентные, червячные, циклоидальные, цевочные, передачи с зацеплением Новикова, а также передачи с промежуточными телами качения.

Наибольшее распространение получили эвольвентные передачи с профилем, предложенным Л. Эйлером в 1754 г. Значительный вклад в теорию зубчатого эвольвентного зацепления внесли: Э. Бакингем (1887–1987), М. Мааг (1883–1960), Д. Браун (1843–1903), Х. Кетов (1887–1948), Н. Колчин (1894–1975) и многие другие. Во многих работах учёных разработаны аналитические методы расчёта пространственных зацеплений эвольвентных зубчатых колёс. Преимуществом этого профиля является простота изготовления, достаточно высокая нагрузочная способность, малая чувствительность к неточностям межцентрового расстояния. Однако эвольвентный профиль удовлетворяет не всем требованиям, предъявляемым к современным передачам. Так, например, в высокомоментных передачах зубья эвольвентного профиля имеют недостаточную контактную прочность. Она повышена в передачах с зацеплением Вильдгабера-Новикова, где выпуклые профили зубьев одного из колес, очерченные по дуге окружности, контактируют с вогнутыми профилями другого колеса, и нагрузочная способность передачи повышается в 2-3 раза по сравнению с эвольвентной, а также уменьшаются потери на трение.

Теория зацепления Новикова в настоящее время проработана достаточно глубоко. Основы данной передачи разрабатывал Э. Вильгабер (1893–1979), изобретя в 1926 году зуборезную рейку с круговым зубом, поэтому за рубежом данное зацепление называют зацеплением Вильдгабера-Новикова. Большой вклад в изучение данного зацепления внесли: М.Л. Ерихов (1937–2002), Я.С. Давыдов (1914–2003) – автор ряда статей по образованию сопряжённых зацеплений с точечным контактом.

К недостаткам передач Новикова можно отнести:

более сложную технологию изготовления за счет использования инструмента с профилями криволинейной конфигурации;

наличие значительных осевых нагрузок на подшипники из-за использования винтовых зубьев с большими углами подъема винтовой линии;

склонность зубьев винтовых колес к излому у торца при входе в зацепление

Червячные глобоидные передачи с архимедовой спиралью в поперечном сечении практически не отличаются по своим свойствам от эвольвентных червячных передач, за исключением повышенной несущей способности. Такими же свойствами обладают и спироидные передачи, разработанные О. Саари (1918–2003)

Преимущества:


загрузка...