ПОВЫШЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

116
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лебедев, А. А. Контроль состояния металла в процессе наработки методом LM-твердости / А. А. Лебедев //
VI Международный симпозиум «Современные проблемы
прочности»: науч. тр. – Великий Новгород, 2003. – Т. 1.–
С. 195–212.
2. Скуднов, В. А. Предельные пластические деформации металлов / В. А. Скуднов. – М.: Металлургия, 1989. –
176 с.
3. Жуков, А. М. Упругие свойства пластически деформированного металла и сложное нагружение / А. М. Жуков // Инженерный сборник. – 1960. – Т. XXX. – С. 3–16.
4. Павленко, Д. В. О структурных изменениях поверхностного слоя сплава ЭК79-ИД после упрочняющей обработки / Д. В. Павленко, С. В. Лоскутов, В. К. Яценко, Н. В. Гончар // Письма в ЖТФ. – 2003. – Т. 29, вып. 8. – С. 79–83.
5. Бастун, В. Н. Влияние характера напряженного и деформированного состояний на модуль упругости сталей /
В. Н. Бастун, Н. И. Черняк // Проблемы прочности. – 1971. –
№ 9. – С. 52–55.
6. Островский, А. А. Влияние предварительной пластической деформации на величину модуля упругости
стали / А. А. Островский // Проблемы прочности. – 1975. –
№ 4. – С. 93–94.
7. Созонов, Ю. А. Об изменении модулей упругости
меди и никеля в процессе пластической деформации /
Ю. А. Созонов // Труды ленинградского политехнического института, № 278. – Ленинград, 1967. – С. 35–37.
8. Безъязычный, В. Ф. Проблемные вопросы упрочнения поверхностных слоев металлов и сплавов при пластической деформации и представление о наклепе / В. Ф. Безъязычный, Б. М. Драпкин, М. В. Тимофеев, М. А. Прокофьев // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2005. – № 1. –
С. 3–6.
9. Беленький, Д. М. Изменение механических свойств
стали при упругопластическом деформировании / Д. М. Беленький, А. В. Ищенко, Л. Г. Шамраев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 1999. – Т. 65. – № 8. –
С. 52–55.
10. Дрозд, М. С. Определение механических свойств
металла без разрушения / М. С. Дрозд. – М.: Металлургия,
1965. – 171 с.
11. Radhakrishnan, V. M. Relaxation of residual stress
with fatigue loading / V. M. Radhakrishnan, C. R. Prasad //
Eng. Fract. Mech. – 1976. – 8, № 4. – P. 593–597.
12. А.с. 1447951 ССР, МКИ G01 N 3/42 Способ определения физико-механических свойств материала / М. С. Дрозд,
М. М. Матлин. – Опубл. 30.03.85, Бюл № 12.
13. Пат. 2086947 Российская Федерация, МКИ6
G01 N 3/00. Способ определения предела текучести материалов / Ю. И. Славский, М. М. Матлин. – Опубл.
10.08.1997, Бюл. № 22.
14. ГОСТ 18835–73. Металлы. Метод измерения пластической твердости. – Введ. 01.01.74. – М.: Издательство
стандартов, 1973. – 8 с. – (Межгосударственный стандарт).
15. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации / М. С. Дрозд, М. М. Матлин, Ю. И. Сидякин. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.
16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Метод испытания на
растяжение. – Взамен 1497–73. – Введ. 01.01.85. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 40 с. – (Межгосударственный стандарт).
17. Дрозд, М. С. Исследование соударения сферы с
плоскостью с учетом местной пластической деформации в
зоне контакта / Г. В. Гурьев, М. С. Дрозд // Научные труды Волгоградского политехнического института / ВПИ. –
Волгоград, 1967. – С. 405–425.
18. Безухов, Н. И. Основы теории упругости, пластичности
и ползучести / Н. И. Безухов. – М.: Высшая школа, 1968. – 512 с.
УДК 621.833
C. Ю.Кислов, канд. техн. наук, А. П. Кутырев, аспирант
ПОВЫШЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ
ПОЛУОБКАТНОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: detmash@vstu.ru)
Рассмотрены способы повышения нагрузочной способности полуобкатной конической передачи. Представлены три способа локализации пятна контакта с равномерным распределением нагрузки и выбран оптимальный.
Ключевые слова: полуобкатная коническая передача, локализация пятна контакта, межосевой угол, смещение шестерни, гипоидное смещение.
In work loading capacity increase ways of hypoid bevel gear are described. Three ways of contact localization
with uniform load are shown and the optimal way is chosen.
Keywords: gearing with rectilinear flank toothing in one of spur gear, localization of the contact, inter-axle angle, gear shift, hypoid shift.
Эффективность оборудования, применяемого в машиностроении, в значительной степени
зависит от применяемых приводных устройств.
Зубчатые передачи, используемые в составе таких устройств, в зависимости от вида зацепления и геометрических особенностей могут су-
щественно ограничивать массогабаритные параметры, долговечность и нагрузочную способность как самого привода, так и всего
сборочного агрегата в целом. Применяемые в
современных приводах обкатные конические и
червячные передачи в некоторых случаях могут
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
быть успешно заменены полуобкатными коническими (гипоидными) [1]. Ортогональные передачи внешнего зацепления образуют гипоидную коническую передачу. Полуобкатные конические передачи внутреннего зацепления являются основой планетарных прецессирующих
передач. Важным отличием этого типа зацепления является то, что зацепление образуется
по второму принципу Оливье, т. е. в качестве производящей поверхности используется поверхность зубьев одного из звеньев передачи (рис. 1).
Среди способов повышения нагрузочной
способности наиболее интересным представляется способ, основанный на локализации пятна
контакта в зацеплении. Основной недостаток
зубчатых передач с линейным контактом зубьев – чувствительность к неточностям изготовления и монтажа. При незначительных отклонениях от расчетных параметров передачи зональный контакт зубьев переходит в кромочный, что обуславливает быстрое разрушение
поверхности зубьев [2].
Сохранение требуемой долговечности возможно в передачах с точечным контактом зубьев. Подходы к решению задачи локализации
контакта зубьев в зацеплении можно сгруппировать по двум направлениям: получение теоретически сопряженного точечного зацепления;
получение теоретически несопряженного точечного зацепления с заданным отклонением
передаточного отношения от расчетного.
Теоретически сопряженное точечное зацепление получается следующими способами: зацепления, образованные по первому принципу
Оливье; зацепления, образованные по принципу двухпараметрического огибания (нарезание
с двумя независимыми параметрами обкатки) [3].
Рис. 1. Полуобкатная коническая передача
117
Для полуобкатной гипоидной передачи
наиболее перспективным способом получения
локализованного контакта является способ
двухпараметрического огибания. В данном способе к уже известному при однопараметрическом варианте параметру φ1 (угол поворота ведущего звена) необходимо добавить дополнительный независимый параметр q. Для данного
типа передачи к таким параметрам можно отнести межосевое расстояние, положение вдоль
оси заготовки, межосевой угол.
Тогда, рассматривая совместно уравнение
производящей поверхности и два уравнения зацепления (в основной и дополнительной форме), при фиксированных значениях параметрах
обкатки мы получаем координаты контактной
точки на производящей поверхности, а при
фиксированном значении параметра q и различных значениях φ1 – рабочую линию. Получив же рабочую линию, можно судить о характере и поведении пятна контакта зубьев передачи [4].
Локализация пятна контакта методом изменения гипоидного смещения может быть выполнена на том же оборудовании, где произведена сама передача. Ее основное отличие от метода нарезания с линейным контактом состоит
в нарезании с измененным на небольшую величину смещением и последующей подачей заготовки сторону теоретического смещения.
ϕ
ϕ1 = 2 + Ka,
(1)
u
где a – текущее гипоидное смещение, φ2 – угол
поворота заготовки, u – теоретическое передаточное отношение, K – коэффициент локализации.
Тогда совокупность контактных точек при
фиксированном гипоидном смещении даст нам
рабочую линию на поверхности зуба колеса.
Для определения параметра локализации K необходимо: взять контактную линию, проходящую через точку, лежащую приблизительно
посередине боковой поверхности зуба на расстоянии среднего радиуса rk от оси вращения и,
приняв его, за координату x1 определить оставшиеся координаты, которые после подстановки в уравнение зацепления дадут K.
Так, для ортогональной гипоидной передачи коэффициенты локализации получились
разными для наружной и внутренней сторон.
На рис. 2 построены проекции рабочих линий,
соответствующие найденным значениям коэффициента K.
118
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
внутренняя сторона
наружная сторона
Рис. 2. Рабочие линии при измененном смещении
Таким образом, если на одной стороне зуба
колеса рабочая линия проходит через заданную
точку, то на другой стороне этого не наблюдается и большая часть рабочей линии располагается вне зуба, что в данном случае накладывает
условие раздельного нарезания сторон зуба
шестерни, т. е. применение одностороннего метода нарезания вместо двустороннего. Также
для передачи с выбранными параметрами направление рабочих линий по отношению к
форме зуба колеса получилось неблагоприятным, т. к. наблюдается ярко выраженный диагональный (почти продольный) контакт, что рас-
ходится с принятой наиболее подходящей поперечной рабочей линией.
Еще одним способом локализации является
осевое перемещение шестерни. В данном случае
ϕ2 = uϕ1 − Kq,
(2)
где q – изменение осевой установки шестерни.
В остальном при применении данного метода выполняются те же действия, что и в предыдущем случае, следует только заметить, что
в данном варианте диагональность контакта не
так резко выражена, как в первом случае, о чем
свидетельствует рис. 3.
внутренняя сторона
наружная сторона
Рис. 3. Рабочие линии при осевом смещении шестерни
119
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
внутренняя сторона
наружная сторона
Рис. 4. Рабочие линии при измененном межосевом угле
При локализации контакта методом изменения межосевого угла ось шестерни меняет
свое положение относительно оси инструмента
(либо наоборот). В качестве второго независимого параметра вводится межосевой угол ε
и зависящее от него перемещение заготовки q.
В данном случае коэффициент локализации определяется как
dq
K= .
(3)
dε
Результаты этого способа представлены на
рис. 4. Здесь рабочие линии идут почти поперек зуба.
Таким образом, из сравнения всех трех способов локализации можно прийти к заключению, что наиболее благоприятное расположе-
ние рабочих линий получается при изменении
межосевого угла.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Litvin, F. Development of gear technology and theory
of gearing/ F.Litvin.- NASA Lewis Research Center Cleveland (OH), 1997. – 124 p.
2. Кислов, С. Ю. Особенности геометрии полуобкатных конических передач / С. Ю. Кислов, Ал. П. Кутырев,
Ан. П. Кутырев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 7. – С. 29–33.
3. Кислов, С. Ю. Математическое моделирование на
ЭВМ геометрии внутреннего зацепления прямозубой конической передачи / ВолгПИ. – Волгоград, 1990. – 20 с. –
Деп. В ВНИИТЭМР 19.04.90. – № 88.
4. Шевелева, Г. И. Теория формообразования и контакта движущихся тел / Г. И. Шевелева. – М.:Станкин.,
1999. – 491с.
УДК 621.833
C. Ю. Кислов, канд. техн. наук, Ан. П. Кутырев, студент, Ю. С. Исковских, инженер
ОСОБЕННОСТИ КИНЕМАТИКИ ПРЕЦЕССИРУЮЩЕЙ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: detmash@vstu.ru)
Рассмотрена прецессирующая коническая передача с внутренним зацеплением. Описано явление прецессии. Приведены кинематические схемы прецессирующих передач, а также вариант передачи для использования в приводах.
Ключевые слова: прецессия, прецессирующая коническая передача с внутренним зацеплением.
Kinematics features of the bevel precess gearing Precess gear bevel drive with inside gearing is described. The
precession phenomenon is described. The precession gearing types and drive variant are shown.
Keywords: precession, precess gear with bevel drive.
В начале 60-х годов появились также планетарные конические передачи внутреннего зацепления, называемые в дальнейшем прецесси-
рующей планетарной передачей. В прецессирующих передачах сохранены в основном, достоинства волновых и эксцентриковых передач