1.2. Оптимизация конструкции зубчатых передач

При проектировании любой конструкции инженер может путем варьирования геометрических параметров или параметров материала получить несколько вариантов конструкции, которые будут отличаться друг от друга габаритами, массой, себестоимостью и т.д. Оптимальным будет являться решение, имеющее минимальную стоимость при сохранении надежности и долговечности. При проектировании приводов необходимо добиваться максимальной нагрузочной способности, минимальных размеров и массы, высокого КПД и необходимой скорости.

Цена редуктора зависит в основном от его массы. Уменьшить массу редуктора, сохранив при этом его надежность, можно, управляя следующими параметрами: межосевым расстоянием, шириной зубчатых колес, углом наклона зубьев, типом материала. Выбрать из множества вариантов оптимальный практически возможно лишь с использованием программного обеспечения, позволяющего провести анализ вариантов в автоматизированном режиме. Наиболее удобно реализовать процесс оптимизации проектируемой конструкции в программном комплексе MathCad – универсальном математическом процессоре.

Таблица 1.

Классификация видов разрушений зубчатых колес

и условия прочности, соответствующие исключению их появления.

Контактные напряжения _H

приводят

к повреждениям поверхности:

Изгибные напряжения _F

приводят

к поломке зуба:

Расчет на усталость

^_H^{≤ [}^_H^]

усталостное

выкрашивание

^_Hmax^{≤ [}^_Hmax^]

износ

заедание

II: _F ≤ [_F]

усталостная поломка

Расчет на статические перегрузки

III:

IV: _Fmax ≤ [_Fmax]

поломка от перегрузки

2. Проверочный расчет цилиндрических

ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Для облегчения выполнения проверочного расчета цилиндрических закрытых передач, а также последующей оптимизации конструкции автором разработана программа с использованием математического процессора MathCad. Все расчеты автоматизированы, и пользователю нужно лишь вводить исходные данные для своей передачи и выбирать значения, стандартизованные ГОСТом. При необходимости можно также отредактировать формулы. После завершения расчетов все вычисления сохраняются в файле для последующей распечатки.

В программе используются следующая цветовая подсветка данных:

желтый цвет – данные, требующие ввода;

зеленый цвет – данные, полученные автоматически в результате вычислений;

сиреневый цвет – данные, требующие анализа и проверки.

Проверочному расчету предшествует проектный расчет, в ходе выполнения которого проводится выбор основных геометрических параметров передачи. Проверочный расчет выполняется с целью проверки соответствия этих параметров необходимым условиям прочности.

Рассмотрим порядок выполнения проверочного расчета зубчатых передач для наглядности на конкретном примере расчета косозубой передачи одноступенчатого редуктора.

Исходные данные для расчета передачи:

Крутящий момент на ведущем валу