Метод проектирования конической передачи с винтовым зубом

Аннотация

Рассмотрен метод точного проектирования конической передачи с винтовым зубом. Отличительная особенность метода --- это возможность угловой коррекции зацепления при небольших передаточных числах (ориентировочно 1--1,9), что повышает износостойкость передачи. Метод предполагает изготовление деталей передачи только на ЧПУ-станке или 3D-принтере, что обеспечит коническим колесам с винтовым зубом высокую степень точности и максимальное соответствие качественных показателей расчетным, в то время как классическое изготовление конических колес с круговым зубом носит приближенный характер, а требуемое качество изготовления достигается дополнительным моделированием пятна контакта и расчетом функции ошибок. Использование винтовой траектории зуба (вместо круговой и др.) позволяет существенно упростить процесс 3D-моделирования. Показано образование сферической эвольвенты с необходимыми расчетными зависимостями, положенными в основу метода. Предлагаемый метод отличается небольшим объемом вычислений по сравнению со стандартным. Для проектирования передачи требуется знать модуль, числа зубьев шестерни и колеса, коэффициенты смещения профилей каждой детали, ширину зацепления и начальный угол спирали. Метод также предусматривает качественную оценку проектируемой передачи по коэффициентам относительного скольжения, удельного давления и перекрытия. Приведена таблица рекомендуемых коэффициентов смещения. Для автоматизации проектирования предложена программа Bevel Gears х64, написанная в рамках исследования пространственных зацеплений. Приведены пример расчета геометрических параметров, 3D-модель и реальная сборка конической передачи с винтовым зубом

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Халтурин М.А. Метод проектирования конической передачи с винтовым зубом. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 4 (147), c. 34--54. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-4-34-54

Литература

[1] Litvin F., Fuentes-Aznar A., Hayasaka K. Design, manufacture, stress analysis and experimental tests of low-noise high endurance spiral bevel gears. Mech. Mach. Theory, 2006, vol. 41, no. 1, pp. 83--118. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2005.03.001

[2] Медведев В.И., Матвеенков Д.С. О построении оптимальных поверхностей круговых зубьев конических пар. Вестник МГТУ Станкин, 2009, № 1, с. 59--64.

[3] Pisula J.M., Plocica M. Guidelines for the development of the quality of aircraft bevel gears. Aircr. Eng. Aerosp. Technol., 2015, vol. 87, no. 2, pp. 110--119. DOI: https://doi.org/10.1108/AEAT-07-2014-0105

[4] Fuentes-Aznar A., Ruiz-Orzaez R., Gonzalez-Perez I. Computational approach to design face-milled spiral bevel gear drives with favorable conditions of meshing and contact. Meccanica, 2018, vol. 53, no. 10, pp. 2669--2686. DOI: https://doi.org/10.1007/s11012-018-0841-3

[5] Gonzalez-Perez I., Fuentes-Aznar A. Analytical determination of basic machine-tool settings for generation of spiral bevel gears and compensation of errors of alignment in the cyclo-palloid system. Int. J. Mech. Sc., 2017, vol. 120, pp. 91--104. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.11.018

[6] Gonzalez-Perez I., Fuentes-Aznar A. Comparison of cyclo-palloid and cyclo-cut cutting methods for generation of spiral bevel gears. Proc. ASME Design Engineering Technical Conf., 2017, paper no. DETC2017-67793, V010T11A026. DOI: https://doi.org/10.1115/DETC2017-67793

[7] Trubachev E.S. On possibility of cutting bevel gearwheels by hobs. In: New approaches to gear design and production. Berlin, Springer, 2020, pp. 273--294. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-34945-5_11

[8] Bruzhas V.V., Lopatin B.A. Development of solid-state models for the gears of different geometry. Procedia Eng., 2015, vol. 129, pp. 369--373. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.125

[9] Xiang T., Yi J., Li W. Five-axis numerical control machining of the tooth flank of a logarithmic spiral bevel gear pinion. Trans. Famena, 2018, vol. 42, no. 1, pp. 73--84. DOI: https://doi.org/10.21278/TOF.42107

[10] Tsiafis I., Mamouri P., Kyriakidis K. Design of a spiral bevel gear acc. to ISO 23509:2006 standards. MATEC Web Conf., 2020, vol. 318. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/202031801020

[11] Chen B., Liang D., Li Z. A study on geometry design of spiral bevel gears based on conjugate curves. Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2014, vol. 15, no. 3, pp. 477--482. DOI: https://doi.org/10.1007/s12541-014-0360-7

[12] Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М., Наука, 1968.

[13] Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М., Альянс, 2011.

[14] Михрютин В.В. Моделирование геометрии конических зубчатых колес с эвольвентным профилем зуба. Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сб. науч. тр. XII Междунар. науч.-практ. конф. Т. 3. Курск, Университетская книга, 2015, с. 128--132.

[15] Халтурин М.А. Метод проектирования конической зубчатой передачи. Актуальные научно-технические средства и сельскохозяйственные проблемы. Матер. VIII Нац. науч.-практ. конф. Кемерово, Кузбасская ГСХА, 2022, с. 438--445.

[16] Халтурин М.А. Определение качественных показателей конической зубчатой передачи. Современные тенденции сельскохозяйственного производства в мировой экономике. Матер. XX Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово, Кузбасская ГСХА, 2021, с. 197--201.

[17] Халтурин М.А. Синтез износостойкой прямозубой конической передачи. Трение и износ, 2022, т. 43, № 3, с. 274--281. DOI: https://doi.org/10.32864/0202-4977-2022-43-3-274-281