2.2.2. Лабораторная работа

по оптимизационному расчету зубчатой передачи.

На кафедре «Детали машин» МГСУ разработана программа GRPP: оптимизационный геометрический расчет эвольвентной зубчатой передачи внешнего зацепления. На её основе выполняется лабораторная работа.

2.2.2.1. Исходные данные.

В качестве исходных данных для выполнения лабораторной работы рекомендуется использовать данные задания на курсовой проект по ТММ, а именно: число зубьев шестерни Z_a и колеса Z_b открытой пары привода, модуль зацепления m и межосевое расстояние , если оно задано. Также задаются параметры исходного контура, например, коэффициент высоты головки зуба , коэффициент радиального зазора , угол профиля зуба инструмента .

Кроме этих известных величин студент, исходя из выбранного условия оптимизации и по результатам своего ручного счета, вводит значения коэффициентов смещения шестерни Х₁ и колеса Х₂.

Для работы программы требуется ввести минимально допустимый коэффициент перекрытия , а также фамилии, инициалы, номер курса и группы.

2.2.2.2. Результат работы программы grpp.

В качестве результата выводится таблица с основными кинематическими, геометрическими и некоторыми другими данными, необходимыми для сравнительного анализа 6 вариантов расчета: а) строго по исходным данным; б) при условии отсутствия подреза ножки зуба; в) при условии наибольшей изгибной прочности зубьев; г) при условии наибольшей контактной прочности зубьев; д) при условии наименьшего износа зубьев; е) при условии наименьшей ударной нагрузки.

3.Проектирование планетарной ступени зубчатого механизма.

3.1. Общая характеристика планетарных передач.

Как было указано в пункте 1.1., планетарный механизм обязательно имеет хотя бы одно зубчатое колесо с подвижной осью вращения и степень подвижности равную единице. Колесо с подвижной осью вращения называется сателлитом. В планетарную передачу входят сателлит и все звенья с ним связанные и планетарную передачу в сложном многозвенном зубчатом механизме можно рассматривать как отдельную ступень.

Обычно в планетарном механизме не один, а несколько параллельно работающих сателлитов, равномерно расположенных по окружности (рис.12). В этом случае передача становится многопоточной (по числу сателлитов). По сравнению с обычным редуктором планетарный механизм имеет выигрыш в габаритах и в массе. Можно заметить, что в многопоточных передачах необходимо принимать меры (конструктивные) по выравниванию нагрузки по потокам.

При проектировании планетарного редуктора должно выполняться несколько условий:

1. редуктор должен обеспечить требуемое передаточное отношение

,

где - передаточное отношение между ведущим колесом и выходным звеном – водилом ; - передаточное отношение между входным звеном и неподвижным колесом при неподвижном водиле ;

2) условие соосности, когда оси входного и выходного звеньев лежат на одной прямой. Например, для схемы рис.12а должны быть равны межосевые расстояния между колесами и , т.е. ;

3) условие соседства, когда два соседних сателлита не касаются друг друга. Из этого условия определяется максимально возможное число сателлитов, которое можно разместить по окружности;

4) условие сборки, обеспечивающее одновременное зацепление всех сателлитов с центральными колесами. Число сателлитов, найденное по этому условию, не должно превышать число сателлитов, найденное по условию соседства.

5) другие условия, учитывающие, например, ограничения по габаритам, шуму и т.д.

Схем планетарных механизмов достаточно много /4/, но для силовых передач в основном применяют схемы (рис.12) и (рис.14), где - число центральных колес, - водило, воспринимающее нагрузку от внешних моментов. Отличительной особенностью этих схем является относительно высокий КПД.

Рис.12. Схемы планетарных механизмов

а) =2,8…9; б) =7…16; в) =16…68.

Рис.13. Схема планетарного механизма

Схема рис.12а является наиболее простой и имеет сателлит с одним венцом.

Схема рис.12б. имеет двухвенцовый сателлит и по сравнению со схемой 12а может иметь большее передаточное отношение при некотором усложнении конструкции.

В схеме рис.12в. последовательно соединены две передачи рис.12а., что позволяет значительно увеличить передаточное отношение.

В схеме рис.13 водило служит для поддержки сателлитов и не нагружено внешними моментами. По сравнению со схемами рис.12 передачи обычно имеют более сложную конструкцию, но меньшие габариты.

Для обеспечения заданного передаточного отношения могут быть разработаны или выбраны разные кинематические схемы планетарных редукторов и для их сравнения рекомендуется использовать качественные характеристики. Например: 1) наибольший КПД; 2) простота конструкции; 3) наименьшие габариты и масса; 4) меньшие угловые скорости сателлитов относительно водила; 5) межосевое расстояние соответствует ряду предпочтительных чисел; 6) минимальный износ и виброактивность (числа зубьев колес не должны иметь общих делителей, а числа зубьев центральных колес и числа сателлитов не должны быть кратны).

В двухступенчатых передачах из условия равнопрочности передачи передаточное отношение первой ступени должно быть больше, чем второй. Например, для рис.12в. это соотношение рекомендуется брать 1,5…2,5. Однако по условию унификации обе ступени выбирают одинаковыми.