Выбор варианта профилирования зубьев колёс передаточных механизмов различного назначения исходя из возможностей их технологической реализации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механика специальных систем

УДК 621.833.12

ВЫБОР ВАРИАНТА ПРОФИЛИРОВАНИЯ ЗУБЬЕВ КОЛЁС ПЕРЕДАТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИСХОДЯ ИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ

Д. В. Вавилов

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79. Е-mail: dvavilov@sfu-kras.ru

Описываются современные возможности профилирования зубьев зубчатых колес заданного качества. В составе одного из вариантов рассматриваются накатка и быстрое прототипирование зубьев мелкомодульных передач. Приводятся результаты быстрого прототипирования зубьев из различных материалов.

Ключевые слова: зубчатая передача, быстрое прототипирование, исходный контур.

THE CHOICE OF OPTIONS PROFILING OF TEETH WHEEL VARIOUS TRANSMISSION MECHANISM BASED ON THE CAPABILITIES OF THEIR TECHNOLOGICAL IMPLEMENTATION

D. V. Vavilov

Siberian Federal University, 79 Svobodny prosp., 660041 Krasnoyarsk, Russian Federation. Е-mail: dvavilov@sfu-kras.ru

Describes recent profiling capabilities gear teeth given quality. One of the options considered rolling and rapid prototyping teeth fine-grained programs. The results of the rapid prototyping of teeth made of different materials.

Keywords: gear, rapid prototyping, the original contour.

Проблема обеспечения длительных сроков активного существования (САС) космических аппаратов (КА) является, наряду с другими, проблемой обеспечения работоспособности их механизмов приводов (МП). Понимая под работоспособностью способность МП не только передавать крутящий момент, но и сохранять требуемую точность отработки перемещений, наряду с определением оптимальных значений параметров исходной геометрии элементов конструкции, важнейшей задачей становится минимизация изменения геометрии элементов кинематических пар МП в процессе эксплуатации. Решение данной задачи неразрывно связано с технологией профилирования зубчатых колес механизма привода.

Развитие систем ЧПУ на сегодня позволяет изготавливать крупно- и среднемодульные колеса без

■

t V

применения специализированного зуборезного инструмента, однако изготовление мелкомодульных колес имеет известные ограничения. Тем не менее наряду с традиционными методами профилирования зубьев резанием все больше применяется метод формообразования пластическим деформированием - накатка [1] и электроэрозионная обработка. Развитие технологий 3Б-печати позволяет существенно расширить спектр технологических параметров профиля, позволяя отойти от концепции использования стандартного режущего инструмента для изготовления зубчатых колес механизмов приводов. Современные технологии быстрого прототипирования позволяют получать изделия любой формы из различных металлов (см. рисунок).

а б в г

Мелкомодульное колесо, изготовленное с использованием технологии 3Б-печати. Параметры передачи: модуль 0,5 мм, коэффициент смещения 2, материалы: а - оксид титана; б - нержавеющая сталь; в - боковая поверхность зуба, оксид титана; г - боковая поверхность зуба, нержавеющая сталь

Решетневскуе чтения. 2014

Расширение возможностей технологической реализации позволяет в случае необходимости отказаться от стандартного режущего инструмента позволяет существенно расширить границы управляющих параметров при синтезе оптимальной геометрии профиля. К недостаткам данного метода, который можно объяснить начальным этапом развития технологии, можно отнести высокую стоимость и энергозатраты для получения единичного объема материала, а также невозможность прототипирования на основании сложной формы.

Таким образом, спектр технологических возможностей для профилирования зубчатых колес механизмов приводов открывает новые способы при их проектирования. Тем не менее стоит проводить анализ целесообразности применения подобных методов при серийном производстве продукции.

Библиографическая ссылка

1. Вавилов Д. В., Колегова М., Иптышев А. А., Елисеев Д. Б. Исследование кинематических характеристик цилиндрических прямозубых передач, формо-образуемых накатыванием средствами САПР // Вестник СибГАУ. 2011. № 1. С. 7-10.

Reference

2. Vavilov D. V., Kolegova M., Iptyshev A. A., Eliseev D. B. Issledovanie kinematicheskih harakteristik cilindricheskih prjamozubyh peredach, formoobrazuemyh nakatyvaniem sredstvami SAPR. Vestnik SibGAU. 2011. № 1. p. 7-10.

© Вавилов Д. В. 2014

УДК 621.833.12

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ МЕХАНИЗМОВ ПРИВОДОВ

РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Д. В. Вавилов1, Р. С. Лукин1, В. И. Усаков2

1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. Е-mail: dvavilov@sfu-kras.ru

2ОАО «ЦКБ «Геофизика» Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, ул. Киренского, 89. E-mail: adm@geockb.ru

Описывается методика, применяемая к проектированию зубчатых передач, входящих в состав приводов различного назначения. Обосновывается выбор средств для анализа качества передачи на этапе проектирования при невозможности использования стандартных методик. Показана методика проектирования привода на базе волновой передачи, а также оценка кинематической погрешности цилиндрической передачи при различных выходных характеристиках.

Ключевые слова: зубчатая передача, волновая зубчатая передача, метод конечных элементов, методика проектирования.

METHOD OF DESIGNING GEAR DRIVE MECHANISM OF DIFFERENT PURPOSE

D. V. Vavilov1, R. S. Lukin1, V. I. Usakov2

1 Siberian Federal University, 79, Svobodny prosp., 660041 Krasnoyarsk, Russian Federation. Е-mail: dvavilov@sfu-kras.ru

2 CDB "Geophysics"

89, Kirenskiy str., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. E-mail: adm@geockb.ru

A technique that is applicable to the design of gear belonging to the drive for different purposes. The choice of tools to analyze the quality of the transmission at the design stage if you can't use standard techniques. It is shown how the design of drive based on wave transmission, as well as evaluation of the kinematic error of cylindrical transmission with different output characteristics.

Keywords: gear, harmonic drive, finite element method, the method of design.

Развитие машиностроения в значительной степени определяется уровнем совершенства передаточных механизмов, которые широко используются в различных машинах и приборах. Известно, что из передаточных

механизмов наиболее распространены зубчатые передачи вследствие следующих преимуществ: жёсткая кинематическая связь между входным и выходным звеньями, устойчивость к высоким нагрузкам, надежность и др.