Технология обработки круговых зубьев колёс полуобкатной цилиндрической передачи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Поляков, Владимир Васильевич

• Поляков, Владимир Васильевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Поляков, Владимир Васильевич

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ЗУБЧАТЫМ ПЕРЕДАЧАМ ( ГОСТ 16530-83, ГОСТ 16531-83, ГОСТ 19325-73)

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ АРОЧНЫХ ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

2 РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАНОЧНОГО И РАБОЧЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ПОЛУОБКАТНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ, ШЕСТЕРНЯ КОТОРОЙ СФОРМИРОВАНА НА БАЗЕ ПРОИЗВОДЯЩЕГО КОЛЕСА

2.1 Расчет профиля зуба колеса в средней плоскости

2.2 Зависимости для расчета торцового профиля зуба колеса

2.2.1 Расчет координат точек торцового профиля вогнутой стороны

2.2.2 Расчет координат точек торцового профиля выпуклой стороны

2.3 Формообразование зубьев шестерни на базе производящего колеса

2.3.1 Обработка выпуклых сторон зубьев

2.3.1.1 Расчет параметров установки и угла поворота шестерни

2.3.1.2 Расчет координат точек торцового профиля выпуклой

2.3.1.3 Расчет координат точек торцовых профилей зубьев шестерни

2.3.2 Обработка вогнутых сторон зубьев шестерни

2.3.2.1 Расчет параметров установки и угла поворота шестерни

2.3.2.2 Расчет координат точек торцового профиля вогнутой стороны

2.4 Определение приближенных значений радиусов резцовых

2.5 Расчет координат точек переходной кривой на торце зуба

2.6 Определение предельных значений углов 02и 01

9

2.7 Определение предельных значений фаз рабочего зацепления

2.8 Расчет коэффициента перекрытия зубчатой передачи

2.9 Определение толщины вершины зуба на торцах колеса

2.9.1 Расчет торцовой толщины вершины зуба колеса

На рисунке 2.20 показана впадина между двумя зубьями колеса. Точки At2 и АХ2\ торцовых профилей соответственно вогнутой и выпуклой сторон зубьев лежат на окружности вершин зубьев радиуса га2. Этим точкам соответствуют параметры 0а2тт и 0а2тах, определяемые по уравнениям (2.52). Используя эти параметры, по формулам (2.1) - (2.7) и (2.8) - (2.12) можно определить угловые координаты и точек РА.2 и к\2\

2.9.2 Определение толщины вершины зуба шестерни в торцовом

сечении

2.10 Описание алгоритма расчёта геометрии полуобкатной

3 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЗУБОРЕЗНОГО ИНСТРУМЕНТА И НАЛАДОК ЗУБОРЕЗНЫХ СТАНКОВ

3.1 Определение ширины впадины на начальной окружности

3.2 Расчет параметров чистовой резцовой головки для обработки

3.3 Расчет параметров чистовой резцовой головки для обработки

3.4 Расчет параметров получистовой резцовой головки для обработки

3.5 Расчет параметров получистовой резцовой головки для обработки

3.6 Расчет параметров двусторонней черновой зуборезной головки

3.7 Расчет минимальных диаметров зуборезных головок из условия

4 ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ ПУТЕМ СРАВНЕНИЯ ОСНОВНОГО И ШТУЧНОГО ВРЕМЕНИ ОБРАБОТКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС

4.1 Обработка зубьев по методу обката с единичным делением

4.2 Обработка зубьев по методу «Кигуех» [1]

4.3 Обработка колес с циклоидальной линией зуба

4.4 Обработка арочных зубьев спирально-дисковой фрезой

4.4.1 Черновое нарезание зубьев

4.4.2 Чистовое нарезания зубьев

4.5 Полуобкатной метод обработки зубьев

4.5.1 Обработка шестерни

4.5.2 Обработка большего колеса передачи

4.5.2.1 Черновое нарезание зубьев

4.5.2.2 Чистовое нарезание зубьев колеса

4.6 Повышение производительности при обработке круговых зубьев

4.7 Сравнительная оценка производительности нарезания круговых

4.8 Экспериментальное нарезание зубчатых колёс главной передачи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ЗУБЧАТЫМ ПЕРЕДАЧАМ ( ГОСТ 16530-83, ГОСТ 16531-83, ГОСТ 19325-73)

Цилиндрическое зубчатое колесо с круговыми зубьями - цилиндрическое зубчатое колесо с криволинейными зубьями, теоретическими линиями которых на развёртке делительной поверхности являются дуги окружностей. Полуобкатная зубчатая передача - зубчатая передача, боковые поверхности зубьев шестерни которой образованы производящей поверхностью в станочном зацеплении, а боковые поверхности зубьев колеса могут быть плоскими или коническими.

Производящая поверхность - воображаемая поверхность, содержащая режущие кромки инструмента или образуемая при их движении, огибающей которой в относительном движении является требуемая боковая поверхность зуба обрабатываемого зубчатого колеса.

Производящее колесо - воображаемое зубчатое колесо, у которого боковыми поверхностями зубьев являются производящие поверхности. Производящий контур - контур зубьев производящего колеса в сечении его заданной поверхностью.

Конгруэнтные поверхности (от лат. congruens - совпадающий) - поверхности, совпадающие при совмещении.

Производящая пара - две производящие поверхности, которые формируют контактирующие друг с другом разноимённые поверхности зубьёв шестерни и колеса.

Жёсткая неконгруэтная производящая пара - производящая пара, составленная из касающихся друг друга неконгруэтных производящих поверхностей.

Станочное зацепление - зубчатое зацепление производящего колеса с обрабатываемым зубчатым колесом.

Рабочее зацепление — зубчатое зацепление колёс в передаче. Рабочая сторона зуба - боковая поверхность зуба, участвующая в передаче движения.

Главная поверхность зуба - наибольшая часть боковой поверхности зуба, которая является частью теоретической поверхности.

Номинальная поверхность зуба - главная поверхность зуба или поверхность, полученная в результате её модификации, от которой отсчитывают-ся погрешности изготовления.

Отсчётпая теоретическая поверхность зуба - условная поверхность зуба зубчатого колеса, определяемая как огибающая номинальной поверхности парного с ним зубчатого колеса при их относительном вращеиии с передаточным отношением, равным отношению чисел зубьёв. Модификация поверхности зуба - преднамеренное отклонение поверхности зуба от главной поверхности, осуществляемое для компенсации действия факторов, отрицательно влияющих на работу зубчатой передачи. Продольная модификация зуба - модификация поверхности зуба по линии зуба.

Приведённый зазор модифицированных поверхностей зубьев - расстояние между отсчётной теоретической поверхностью зуба зубчатого колеса и номинальной поверхностью зуба этого же зубчатого колеса при их касании в центре пятна контакта, измеренное по нормали к номинальной поверхности зуба зубчатого колеса.

Линия уровня приведённых зазоров зубьев - линия на номинальной поверхности зуба зубчатого колеса, в точках которой приведённый зазор модифицированных поверхностей зубьев передачи имеет заданное постоянное значение.

Зона касания зуба — часть боковой поверхности зуба зубчатого колеса, ограниченная линией уровня приведённых зазоров модифицированных поверхностей зубьев передачи.

Пятно контакта - часть боковой поверхности зуба зубчатого колеса передачи, покрываемая площадкой контакта при повороте зубчатого колеса на угол перекрытия.

Площадка контакта - поверхность мгновенного соприкосновения взаимодействующих зубьев зубчатых колёс передачи, образовавшаяся под действием нагрузки вместо контактных точки или линии.

Фаза зацепления - угол поворота зубчатого колеса передачи относительно выбранного начального положения, определяющий картину зацепления в данный момент времени.

Угол зацепления #и> - острый угол в главном сечении эвольвентой цилиндрической зубчатой передачи между линией зацепления и прямой, перпендикулярной к межосевой линии.

Индексы обозначений относятся:

0 - к производящему колесу или инструменту;

1 - к шестерне;

2 - к колесу;

е - к вогнутой стороне зуба шестерни; [ - к выпуклой стороне зуба колеса; а - к поверхности вершин зубчатых колёс; \¥ - к начальным окружностям зубчатых колёс; к поверхности впадин зубчатых колёс.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология обработки круговых зубьев колёс полуобкатной цилиндрической передачи»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Решение задач повышения качества продукции и производительности её изготовления является одним из условий развития отечественного машиностроения. Выполнение повышенных требований к изделиям с помощью традиционных решений и приёмов, как показывает опыт, не даёт технического и экономического эффекта. В конкурентной борьбе за деньги потребителя и место па мировом рынке необходимы инновационные конструкторские и технологические решения, опирающиеся на патентно-защищённые схемы, теоретический фундамент и программно-методическое обеспечение.

Для широкого круга изделий, содержащих цилиндрические зубчатые передачи с большими передаточными числами задачу повышения качества (снижения уровня шума и вибраций, увеличение ресурса и т.п.) в ряде случаев можно решить, заменяя прямые зубья круговыми. Задача увеличения производительности изготовления таких передач, отличающихся повышенной трудоёмкостью, решается при использовании полуобкатного способа, предусматривающего нарезание без движения обката колеса передачи и обработку зубьев шестерни с обкатом по производящему колесу. Такая схема, в отличие от известных схем, полностью имитирует рабочее зацепление и обеспечивает формирование зубьев шестерни, сопряжённых с зубьями колеса, нарезанными методом копирования, то есть с производительностью, увеличенной по сравнению с обработкой по методу обката.

Целыо данной работы является улучшение эксплуатационных характеристик полуобкатных цилиндрических зубчатых передач за счёт повышения точности по норме контакта.

Объектом исследования является технология обработки круговых зубьев колёс полуобкатных цилиндрических передач (ПЦП).

Предметом исследования являются параметры станочного и рабочего зацепления колёс полуобкатной цилиндрической передачи, зуборезного инструмента и наладок зуборезных станков.

Методы исследования. При выполнении работы использовались научные основы технологии машиностроения и проектирования зуборезного инструмента, теория зубчатых передач, а также элементы высшей математики и компьютерного моделирования. Автор защищает:

- новый способ формообразования круговых зубьев шестерни полуобкатной цилиндрической передачи;

- результаты моделирования станочного и рабочего зацепления полуобкатной цилиндрической передачи с круговыми зубьями, шестерня которой сформирована на базе производящего колеса, и полученные аналитические зависимости, позволяющие синтезировать такие передачи и осуществить технологическую подготовку их производства;

- математическое и компьютерное обеспечение проектирования полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями, режущих инструментов и наладок зубообрабатывающих станков;

- результаты изготовления и контроля точности опытных образцов зубчатых колёс.

Научная новизна:

- разработана геометро-кинематическая модель станочного зацепления цилиндрической шестерни с круговыми зубьями с производящим колесом;

- установлена и формализована взаимосвязь геометрических параметров полуобкатной цилиндрической передачи с круговыми зубьями, шестерни которой сформирована в зацеплении с производящим колесом, с параметрами станочного зацепления, зуборезного инструмента и наладок оборудования.

Практическая значимость результатов работы заключается в повышении эксплуатационных характеристик полуобкатных цилиндрических передач с круговыми зубьями за счёт улучшения размеров и формы суммарного пятна контакта зубьев.

Реализация результатов работы. Методика расчёта геометрических параметров ПЦП с круговыми зубьями, зуборезных инструментов и наладок станков, а также соответствующее программное обеспечение, приняты в ОАО "Тулаточмаш" для использования при проектировании зубчатых передач новых изделий и разработке технологических процессов их изготовления. Материалы диссертации используются также в учебном процессе: в курсе лекций по дисциплине "Технология машиностроения" и при выполнении магистерских диссертаций по направлению 151900. Теоретические положения диссертации были реализованы в соответствии с тематическим планом НИР ТулГУ по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской федерации (регистрационный номер 7.1439.2011 19.59.2011), выполняемым по единому наряд-заказу на фундаментальные работы ТулГУ в 2012-13 гг.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях ТулГУ с 2008 по 2012 г., на международной юбилейной НТК "Инструментальные системы машиностроительных производств" (Тула, 2008 г.), на IV международной научно-технической конференции "Современные проблемы в машиностроении" (Томск, 2008 г.), на научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства" (Москва, МГТУ "МАМИ", 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе, 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и одно описание изобретения.

Структура и обьём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков, 4 таблицы, библиографический список из 27 наименований.

1 ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ АРОЧНЫХ ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

В ряде случаев улучшение эксплуатационных характеристик цилиндрических зубчатых передач может быть достигнуто за счет применения колес с арочными, в частности с круговыми, зубьями. По сравнению с прямозубыми и косозубыми колесами они имеют следующие преимущества.

1 В передаче сравнительно легко достигается желаемая локализация контакта.

2 Отсутствует кромочный контакт, вызываемый погрешностями изготовления передачи и ее деформацией под нагрузкой.

3 Увеличиваются изгибная и контактная прочность зубьев.

4 Возрастает плавность работы передачи, улучшаются ее виброшумовые характеристики.

Для того, чтобы убедиться в этом, ранее были проведены сравнительные испытания различных цилиндрических зубчатых передач, отличающихся только формой зуба [1, 2, 3].

Так, прямые зубья роторов стандартных шестеренных насосов Ш20-16 и ШФ8-25 нарезались червячной фрезой и шевинговались. Круговые зубья нарезались начерно и начисто зуборезной резцовой головкой на модернизированном горизонтально-фрезерном станке [1]. Шумовые испытания роторов шестеренных насосов с прямыми и круговыми зубьями осуществлялись на стендах ПО «Ливгидромаш» (г. Ливны) при частоте вращения роторов 1500 мин"1. Числа зубьев у шестерни и колеса 12, модуль 6 мм, ширина зубчатого венца 80 мм.

По результатам испытаний были построены графики. Из сравнения графиков (рисунок 1.1) видно следующее.

1 Замена прямых зубьев, обработанных червячной фрезой и шеве-ром, круговыми зубьями, нарезанными зуборезной головкой, позволила снизить уровень шума во всем диапазоне рассматриваемых частот.

2 Наиболее значительное снижение наблюдалось в области повышенных частот, где шумовой эффект наиболее неблагоприятно и ощутимо воспринимается человеком.

Рисунок 1.1 - Шумовые характеристики насоса Ш20-16: 1- прямозубые роторы; 2- роторы с круговыми зубьями

В том же диапазоне частот определялся уровень вибрации шестеренных насосов. В левой части графика (рисунок 1.2) линии 1 и 2 практически совпадают, то есть на данных частотах уровень вибрации передачи с прямыми и круговыми зубьями одинаков. Это объясняется тем, что вибрация на низких частотах порождается причинами, мало зависящими от состояния зубчатого зацепления, например несоосностыо вала привода и ведущего вала насоса. Борьба с вибрацией на низких частотах не представляет принципиальных трудностей и при необходимости низкочастотная вибрация может быть устранена. Высокочастотная вибрация определяется зуб-

чатым зацеплением. Как видно из графиков, уровень высокочастотной вибрации значительно снижается при использовании роторов с круговыми зубьями.

Рисунок 1.2 - Вибрационные характеристики насоса ШФ8-25: 1- прямозубые роторы; 2 - роторы с круговыми зубьями

В качестве второго примера применения цилиндрических колес с круговыми зубьями можно привести главную передачу заднего моста автомобиля КамАЗ. В этой передаче имеются косозубые колеса с модулем 6 мм, шириной зубчатого венца 70 мм, числами зубьев 13 и 49. В связи с возникающими при их работе значительными осевыми нагрузками соответствующие валы устанавливают на радиально-упорные роликовые подшипники, что вызывает необходимость регулировки осевого зазора в подшипниковых узлах при сборке мостов и в процессе их эксплуатации. Причем, как уменьшение, так и увеличение этого зазора приводит к нарушению нормальной работы и преждевременному выходу из строя подшипников и зубчатых колес. Использование цилиндрических колес с круговыми

зубьями позволяет устранить осевые нагрузки, упростить конструкцию, изготовление и эксплуатацию заднего моста. В частности, отпадает необходимость в регулировке осевого зазора и регулировочных гайках, нарезании резьбы большого диаметра в картере и т.д.

Для проверки возможности использования круговых зубьев в цилиндрической передаче заднего моста в ТулГУ были нарезаны опытные колеса [4]. Затем на автозаводе по серийному технологическому процессу осуществлялись нитроцементация, закалка до твердости 61...63 НЯС и шлифование баз. Никакая отделочная обработка зубьев после закалки не производилась, в то время как косозубые колеса после зубофрезерования проходят шевингование, а после термообработки - зубохонингование. Ведомое колесо устанавливалось в задний мост на радиальных роликовых подшипниках. Это позволило колесу самоустанавливаться в осевом направлении, что является предпосылкой благоприятного распределения нагрузки вдоль зуба. Испытания задних мостов на стендах АО «КамАЗ» показали, что экспериментальные цилиндрические колеса с круговыми зубьями по из-гибной прочности не уступают лучшим серийным передачам, а по контактной прочности превосходят их [5].

Третий пример возможного применения цилиндрических колес с круговыми зубьями - секторная пара, используемая в механизме вертикального наведения ствола автоматического артиллерийского комплекса АК-630, с модулем 4 мм, числом зубьев шестерни 19 и передаточным числом 10. Поскольку передача работает в неблагоприятных условиях - повышенные нагрузки ударного характера в сочетании с консольным креплением колес - к ней предъявляются весьма жесткие требования по точности, в частности по форме и расположению пятна контакта в зацеплении. В то же время, расчет величин отклонения от параллельности и перекоса осей в секторной передаче показал, что для обеспечения нормального функционирования передачи необходимо прибегать к пригоночно-

регулировочным работам или ужесточать допуски на составляющие звенья до величин практически неприемлемых.

В результате исследований, проведенных в работе [2], было установлено, что переход к цилиндрическим колесам с круговыми зубьями наряду с другими преимуществами позволяет избежать выполнения приго-ночно-регулировочных операций, поскольку такие колеса имеют значительно меньшую чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа. Это обстоятельство послужило основанием для проведения работ по применению секторных пар с круговыми зубьями в механизме изделия АК-630. Передача была изготовлена на кафедре «Технология машиностроения» ТулГУ и испытана в опытном производстве на Тульском машиностроительном заводе им. В.М. Рябикова (ныне ОАО « АК Туламашза-вод»). В результате испытаний были сделаны следующие выводы [2].

1 Применение секторной передачи с круговыми зубьями для уменьшения нагруженности контакта целесообразно в том случае, когда величина угла перекоса зубьев в зацеплении превышает 3', что соответствует реальным условиям зацепления.

2 Анализ характера распределения изгибиых напряжений в основании зуба сектора с помощью датчика деформации интегрального типа показал, что при зацеплении круговых зубьев неравномерность нагружения и максимальная величина напряжения по сравнению с прямозубым зацеплением существенно ниже.

3 Уменьшение нагруженности контакта и величины изгибных напряжений, а также отсутствие кромочного контакта при работе передачи, позволяют отказаться от использования пригоночно-регулировочных работ при сборке передачи.

В настоящее время известны три основных метода нарезания цилиндрических колес с арочными зубьями:

- метод обката с периодическим (единичным) делением [1];

- метод обката с непрерывным делением, аналогичный методу фирмы «ОегПкоп» (Швейцария) для нарезания конических колес с циклоидальной линией зуба [6];

- метод обката с непрерывным делением, при котором используется спирально-дисковый инструмент [7].

При обработке по методу обката с единичным делением формообразование зубьев осуществляется торцовой зуборезной головкой (рисунок 1.3).

7

Рисунок 1.3 - Схема обработки цилиндрического колеса с круговыми зубьями по методу обката с единичным делением

При этом оси инструмента 1 и заготовки 2 ортогональны. Обработка ведется при вращении 05а) и согласованном с ним поступательном пе-

ремещении 05у заготовки вдоль производящей рейки. По окончании формообразования впадины заготовка возвращается в исходное положение, и после деления на зуб цикл обработки повторяется. Поскольку линия зуба на развертке начального цилиндра очерчена по дуге окружности, такие зубья получили название круговых [8].

Инструмент 1 (рисунок 1.4) для изготовления колес с циклоидальной линией зуба содержит Z0 групп резцов. Резцы каждой группы формируют очередную впадину колеса 2. За один оборот головки срезается металл из Z0 впадин, а за один рабочий ход заготовки полностью обрабатываются все зубья. Для обеспечения высокой точности шага число групп не должно быть кратно числу зубьев заготовки. Профилирование впадины обеспечивается согласованием скорости вращения 0Г инструмента со скоростями вращения Э5а) и поступательного перемещения заготовки.

Рисунок 1.4 - Схема обработки цилиндрического колеса с циклоидальной линией зуба

Производящая поверхность спирально-дисковой фрезы 1 (рисунок 1.5) представляет собой эвольвентную спиральную поверхность постоян-

ного шага. В станочном зацеплении поступательное перемещение заготовки 2 отсутствует. Инструмент и заготовка согласованно вращаются, деление непрерывное, радиальное врезание инструмента Э5Г происходит вдоль его оси.

2

Рисунок 1.5 - Схема нарезания зубьев спирально-дисковой фрезой

Анализ методов нарезания арочных зубьев, проведенный в работе [1], показал, что метод обката с периодическим делением обладает рядом существенных достоинств:

1 Сравнительная простота производящей поверхности, обусловливающая высокую технологичность инструмента, высокую точность обработки, относительную простоту геометрического расчета зацепления и достижения заданной локализации зоны касания зубьев шестерни и колеса.

2 Возможность использования стандартных зуборезных головок, применяемых для нарезания конических колес с круговыми зубьями, а также оснастки для заточки и контроля инструмента.

3 Отсутствие кинематической связи между главным движением и движением обката, что позволяет при заданной скорости главного движения выбирать оптимальную с точки зрения производительности и качества

19

обработки, с одной стороны, и износа делительной или эталонной пары зуборезного станка, с другой стороны, скорость движения обката.

4 Возможность повышения производительности зубонарезания за счет неравномерной скорости движения обката.

5 Возможность весьма точного и производительного шлифования зубьев закаленных колес.

Вместе с тем, этот метод уступает по производительности методам обката с непрерывным делением. Так, например, основное время обработки зубьев ротора шестеренного насоса ШФ8-25 спирально-дисковой фрезой примерно в 2,5...3 раза меньше, чем основное время зубонарезания по методу обката с периодическим делением и способу фирмы «ОегПкоп» [1].

При изготовлении цилиндрических передач с большими передаточными числами повысить производительность можно путем применения так называемого полуобкатного метода, сущность которого заключается в следующем. У цилиндрических колес с круговыми зубьями в средней плоскости профили зубьев обычно выполняют эвольвентными. При увеличении диаметра колеса радиус кривизны эвольвенты увеличивается, а сама эвольвента «выпрямляется». Это обстоятельство можно использовать, заменив в средней торцовой плоскости1 эвольвентный профиль на прямолинейный профиль. Колесо с трапецеидальным профилем зубьев может быть нарезано без обката по методу копирования, что способствует повышению производительности обработки. Схема нарезания зубьев колеса 1 зуборезной головкой 2 представлена на рисунке 1.6. Заготовке сообщают радиальное движение подачи 05Г, а после отвода в исходное положение осуществляют деление.

1 Под средний торцовой плоскостью понимается торцовая плоскость цилиндрического зубчатого колеса, в которой лежит ось вращения зуборезной головки

\ I /

Рисунок 1.6- Схема нарезания зубьев колеса полуобкатной передачи

При формообразовании зубьев шестерни полуобкатной передачи возможны две схемы станочного зацепления. В первой схеме реализуется зацепление заготовки с производящей рейкой. При этом заготовке 1 сообщают прямолинейное перемещение 05у1 вдоль производящей рейки 2 (рисунок 1.7) и согласованное с ним вращение 05а)1.

/7,

о

Рисунок 1.7 — Схема нарезания зубьев шестерни полуобкатной передачи на базе производящей рейки

Чтобы получить профиль зуба, сопряженный профилю зуба колеса, в процессе обката заготовку вращают с переменной скоростью. Это достигается за счет применения механизма модификации обката [2]. Достоинством данной схемы обработки является универсальность и сравнительная простота используемого при ее реализации оборудования, поскольку диаметр большего колеса пары не влияет на размеры и наладочные параметры механизма обката зубообрабатывающего станка и учитывается лишь при настройке механизма модификации обката. Однако при такой схеме станочного зацепления профили зубьев шестерни и колеса будут сопряженными лишь в среднем сечении. Во всех остальных торцовых сечениях будет иметь место несопряженность профилей, возрастающая от среднего сечения к крайнему. В результате в различных фазах ф рабочего зацепле-

ния приведенный зазор Л1 будет неодинаковым (рисунок 1.8), то есть будет иметь место так называемая диагональность контакта [9]. 0,05 мм

\ !

(Р~>

Рисунок 1.8 - График изменения приведенного зазора в процессе зацепления колес полуобкатной передачи

Условия контакта можно улучшить за счет уменьшения кривизны линии зуба, то есть за счет увеличения диаметра зуборезной головки. Однако это приводит к снижению коэффициента осевого перекрытия и ухудшению эксплуатационных характеристик передачи. Поэтому данная схема формообразования зубьев шестерни полуобкатной передачи применима только в тех случаях, когда величина коэффициента осевого перекрытия особого значения не имеет. В противном случае при обработке зубьев шестерни (рисунок 1.9) следует использовать вариант станочного зацепления с производящим колесом [10].

Рисунок 1.9 - Схема формообразования зубьев шестерни полуобкатной передачи на базе производящего колеса

В процессе зубообработки шестерне 1 сообщают два вращательных движения 05Со1 и 05а)2, согласованных таким образом, что ее начальная окружность радиуса гш1 катится без скольжения по неподвижной центроиде - начальной окружности производящего колеса 2 радиуса 1\у2. Центр заготовки при этом перемещается по дуге окружности с радиусом, равным межосевому расстоянию передачи. Такая схема станочного зацепления полностью имитирует рабочее зацепление и поэтому обеспечивает формирование зубьев шестерни, сопряженных с зубьями колеса, нарезанного методом копирования. Это видно из графиков (рисунок 1.10), иллюстрирующих характер изменения приведенных зазоров для колес с различной ши-

риной зубчатого венца: изменения приведенного зазора в процессе рабоче-

<р->

Рисунок 1.10 - График изменения приведенного зазора в процессе зацепления

Из выше изложенного следует, что метод изготовления полуобкатной цилиндрической передачи с круговыми зубьями, при котором шестерню формируют на базе производящего колеса, в наибольшей степени удовлетворяет требованиям точности и производительности по сравнению с другими методами формообразования круговых зубьев цилиндрических колес. Поэтому проектирование и производство таких передач является весьма перспективным направлением в теории и практике зубообработки. Для успешной реализации этого направления в процессе выполнения диссертации необходимо в первую очередь решить следующие основные задачи.

1 Разработать новый способ формообразования зубьев шестерни, обеспечивающий благоприятные размеры и форму зоны касания зубьев в рабочем зацеплении

2 Провести геометрический и кинематический анализ станочного зацепления шестерни с производящим колесом и на его основе разработать математическое и программное обеспечение процесса формообразования зубьев шестерни.

3 Провести геометрический и кинематический анализ рабочего зацепления и промоделировать на ЭВМ работу зубчатой передачи.

4 Разработать методику автоматизированного расчёта геометрических параметров передачи и зубчатых колёс.

5 Разработать методику расчёта параметров зуборезных головок и наладок зуборезных станков.

6 Дать сравнительную оценку производительности процесса нарезания зубьев шестерни и колеса.

7 Изготовить опытные образцы зубчатых колёс главной передачи ведущего моста автомобиля КамАЗ и проконтролировать их по нормам точности.

ВЫВОДЫ

1 В ряде случаев применение цилиндрических передач с арочными зубьями позволяет существенно повысить их эксплуатационные показатели за счёт улучшения виброшумовых характеристик, повышения плавности работы колёс, контактной выносливости и изгибной прочности зубьев.

2 В настоящее время известны три основных метода формообразования арочных зубьев: метод обката с единичным делением, метод фирмы "ОегНкоп" для нарезания колёс с циклоидальной линией зубьев и метод зубообработки спирально-дисковой фрезой.

3 Метод обката с единичным делением, существенно превосходящий два других метода по технологичности инструмента, простоте конструкции оборудования и оснастки второго порядка, уступает им по производительности.

4 При изготовлении цилиндрических передач с большими передаточными числами повысить производительность можно путём применения полуобкатного метода нарезания зубьев, при котором большее звено пары нарезается без движения обката, по принципу наикратчайшего рабочего хода.

5 Для получения сопряжённого зацепления и повышения точности передачи за счёт благоприятного расположения пятна контакта зубья шестерни рационально формировать в станочном зацеплении с производящим колесом.

2 РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАНОЧНОГО И РАБОЧЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ПОЛУОБКАТНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ, ШЕСТЕРНЯ КОТОРОЙ СФОРМИРОВАНА НА БАЗЕ ПРОИЗВОДЯЩЕГО КОЛЕСА

Важными параметрами, существенно влияющими на эксплуатационные показатели зубчатой передачи, являются продольная кривизна и глубина продольной модификации зубьев, определяющая приведенный зазор, равный расстоянию между отсчетной теоретической поверхностью зуба и номинальной (модифицированной) поверхностью этого же зуба [11]. Наличие приведенного зазора в передаче обусловливает теоретически точечный контакт в среднем торцовом сечении зуба, а в крайних торцовых сечениях - отвод рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса друг от друга. Практически же в результате упругих деформаций зубьев и смятия микронеровностей под нагрузкой будет иметь место локализованное пятно контакта зубьев, компенсирующее при работе передачи погрешности ее изготовления. Для получения такого контакта при формировании зубьев шестерни и колеса в станочном зацеплении применяют нежесткую конгруэнтную производящую пару [12]. Эта пара состоит из двух конических производящих поверхностей, у которых углы при вершине конусов одинаковы, а радиусы основания конусов различны.

При заданных исходных параметрах зубчатых колес продольная кривизна и длина зоны касания зубьев, а следовательно, коэффициент осевого перекрытия, длина рабочего хода (пути обката) заготовки в станочном зацеплении, параметры чистового и чернового зуборезных инструментов и наладок станков определяются радиусами производящих поверхностей, формообразующих сопряженные стороны зубьев шестерни и колеса. Для расчета этих радиусов в ряде предыдущих работ [1, 2, 3], касающихся изготовления обкатных передач и полуобкатной передачи, шестерня которой

сформирована на базе производящей рейки, был предложен следующий порядок.

В соответствии с эксплуатационными характеристиками передачи задаются номинальным радиусом кривизны зуба производящей рейки, при чистовой обработке одного из колес, например при обработке выпуклых сторон зубьев колеса, и величиной торцового приведенного зазора. Приближенно определяют номинальный радиус кривизны зуба производящей рейки при чистовой обработке вогнутых сторон зубьев сопряженной шестерни. Затем переходят к его уточненному расчету. При этом, задаваясь фазой рабочего зацепления, находят координаты точек торцового профиля зуба шестерни. Аналогичным образом находят координаты точек торцового профиля зуба сопряженного колеса. Вычисляют расстояния между различными точками торцовых профилей зубьев сопряженных колес и определяют кратчайшее из их, равное действительному значению торцового приведенного зазора. Изменяя фазовый угол, оценивают изменение приведенного зазора в процессе рабочего зацепления. При необходимости корректируют величину приведенного зазора, внося поправку в значение радиуса кривизны зуба производящей рейки, и вновь определяют зазор. Эту операцию повторяют до тех пор, пока приведенный зазор не будет равен заданной величине. В итоге определяют радиусы производящих поверхностей (радиусы зуборезных резцовых головок), формообразующих сопряженные поверхности зубьев шестерни и колеса, соответствующие заданному значению торцового приведенного зазора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поляков, Владимир Васильевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Бобков М. Н. Технология обработки круговых зубьев роторов шестеренных насосов : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : защищена 26.12.88 : утв. 14.06.89 / Бобков Михаил Николаевич. - Тула, 1988. - 269с. - Библиогр. : С.238 - 252.

2 Ананьев В. Н. Изготовление цилиндрических полуобкатных зубчатых пар с круговыми зубьями : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : защищена 22.12.89 / Ананьев Вадим Николаевич. - Тула, 1989. - 189с. - Библиогр. : С.157 - 165.

3 Груничев А. В. Технологические аспекты проектирования цилиндрических передач с круговыми зубьями и зубообрабатывающих инструментов (на примере передач ведущих мостов автомобиля КамАЗ) : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : защищена 23.06.94 / Груничев Александр Владимирович. - Тула, 1994. - 265с. - Библиогр. : С.220 - 228.

4 Козадаев А. И. Применение цилиндрических колёс с круговыми зубьями в главной передаче моста автомобиля КамАЗ / А. И. Козадаев, К. И. Новицкий, Г. М. Шейнин, М. Н. Бобков, А. В. Груничев // Автомобильная промышленность. - 1992. - №11. - С. 15 - 16.

5 Исследование возможности повышения надёжности работы заднего моста грузового автомобиля за счёт применения цилиндрических колёс с круговыми зубьями : отчёт о НИР (заключительный) / Тульский политехнический ин-т ; рук. Шейнин Г. М. ; исполн. : Бобков М. Н., Груничев А. В. [и др.]. - Тула, 1990. - 75с. - № ГР01890057745.

6 Решетов Л. Н. Особенности геометрии и зубонарезания цилиндрических квазиэвольвенных передач с циклоидальной линией зуба / Л. Н. Решетов, М. И. Догода, М. В. Клин // Изв. вузов. Машиностроение. - 1980. - №5. -С.48-52.

7 Ерихов М. Л. Возможности применения круговых зубьев в тяжелопагру-женных цилиндрических передачах и новый способ их обработки / М. Л. Ерихов, Э. В. Ратманов // Повышение качества зубчатых передач конструктивными и технологическими методами. - Баку. 1976. - С. 17 - 23.

8 ГОСТ 16531 - 83. Передачи зубчатые цилиндрические. Термины, определения и обозначения // ГОСТ 16530 - 83 и др. Передачи зубчатые. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - С.52 - 76.

9 Васин В. А. Конструкторско-технологическое обеспечение процесса формообразования круговых зубьев цилиндрических колёс : дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 : защищена 30.06.05 / Васин Владимир Анатольевич. -Тула, 2005,- 188с. -Библиогр. : С.138 - 145.

10 Пат. 2352439 Российская Федерация, МПК В23Г9/02, В23Г9/08. Способ обработки цилиндрических зубчатых колёс / Бобков М. П., Шейнин Г. М., Поляков В. В.: заявитель и патентообладатель Тульский государственный университет. - №2007146861/02 ; заявл. 17.12.07 ; опубл. 20.04.09, Бюл. №11. - 6с. : ил.

11 ГОСТ 19325 - 73. Передачи зубчатые конические. Термины, определения и обозначения. - М.: Изд-во стандартов, 1973. - 134с.

12 Лопато Г. А. Конические гипоидные передачи с круговыми зубьями : справ, пособие / Г. А. Лопато, П. Ф. Кабатов, М. Г. Сегаль. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 423с.

13 Бобков М. Н. Расчёт геометрических параметров шестерни полуобкатной цилиндрической передачи с круговыми зубьями, сформированной на базе производящего колеса / М. П. Бобков, В. В. Поляков, Г. М. Шейнин // СТИН. -2008. -№10. -С.18-20.

14 Поляков В. В. Расчёт параметров станочного зацепления при формообразования зубьев шестерни полуобкатной цилиндрической передачи / В. В. Поляков, М. Н. Бобков // Современные проблемы машиностроения :

труды IV международной научно-технической конференции. - Томск : ТПУ, 2008. - С.513-517.

15 Шейнин Г. М. Геометрические параметры колеса полуобкатной цилиндрической передачи с круговыми зубьями / Г. М. Шейнин, В. В. Поляков, М. Н. Бобков // Известия ТулГУ. Серия "Технические науки". - Тула, 2008.-Вып. 4. - С.186-191.

16 ГОСТ 1643 - 81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 69с.

17 ГОСТ 16532 - 70. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчёт геометрии // ГОСТ 16530 - 83 и др. Передачи зубчатые. -М.: Изд-во стандартов, 1983. - С.77-118.

18 Поляков В. В. Определение приближенных значений радиусов резцовых головок для обработки круговых зубьев шестерни полуобкатной цилиндрической передачи / В. В. Поляков // Известия ТулГУ. Серия "Технические науки". - Тула, 2008. - Вып. 2. - С.89-94.

19 Поляков В. В. Расчёт коэффициента перекрытия цилиндрической полуобкатной передачи с круговыми зубьями / В. В. Поляков, М. И. Бобков // Известия ТулГУ. Серия "Технические науки". - Тула, 2008. - Вып. 4. -С.192-196.

20 Шейнин Г. М. Расчёт торцовых зазоров в полуобкатных цилиндрических передачах с круговыми зубьями / Г. М. Шейнин, В. П. Ананьев, Тул-ПИ. - Тула, 1989. - 54с. - Библиогр. : с.54. - Деп. во ВНИИТЭМР 14.12.88, №445 - мш 88.

21 Поляков В. В. Расчёт толщины вершины кругового зуба на торце колеса полуобкатной цилиндрической передачи / В. В. Поляков, М. II. Бобков, Г. М. Шейнин // Вестник ТулГУ. Серия "Инструментальные и метрологические системы" : материалы международной юбилейной научно-технической конференции "Инструментальные системы машиностроительных производств". - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 105-107.

22 Бобков М. Н. Расчёт толщины вершины кругового зуба на торце шестерни полуобкатной цилиндрической передачи / М. Н. Бобков, Г. М. Шейнин, В. В. Поляков // СТИН. - 2010. - №4. - С.33-34.

23 Генкин М. Д. Повышение надёжности тяжелонагруженных зубчатых передач / М. Д. Генкин, М. А. Рыжов, Н. М. Рыжов. - М.: Машиностроение, 1981.-232с.

24 ГОСТ 13755 - 81. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Исходный контур. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - Зс.

25 ГОСТ 11902 - 77. Головки зуборезные для конических и гипоидных зубчатых колёс с круговыми зубьями. Основные размеры // ГОСТ 11902 -77 и др. Головки зуборезные для конических зубчатых колёс с круговыми зубьями. -М.: Изд-во стандартов, 1977. - с.1-10.

26 Калашников С. Н. Зуборезные резцовые головки / С. Н. Калашников. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 162с.

27 Коганов И. А. Прогрессивная обработка зубчатых профилей и фасонных поверхностей / И. А. Коганов. - Тула : Приокское книжное издательство, 1970. - 179с.

Вид окна выбора параметров расчета при старте программы

Наименование параметра Значение

Угол профиля исходного контура, град. = 20

Число зубьев шестерни = 19

Число зубьев колеса = 190

Ширина зубчатого венца шестерни, мм = 50

Ширина зубчатого венца Колеса, мм = 50

Коэффициент смещения исходного контура при обработке шестерни = 0,758

Коэффициент смещения исходного контура при обработке колеса = 2.126

Модуль зубчатой передачи, мм =

Коэффициент высоты головки зуба = 1

Наименьшее дополнительное смещение исходного контура при обработке шестерни, 0

Наименьшее дополнительное смещение исходного контура при обработке колеса 0

Допуск на смещение исходного контура при обработке шестерни, мм = 0

Допуск на смещение исходного контура при обработке колеса мм = 0

Номинальный радиус инструмента для обработки зубьев колеса мм = 75

Поправка на радиус в точке V, мм = 1

Коэффициент радиального зазора = 0.25

Расчет »»> ^ Стротъ графики Закрыть

Пример выбора готовых значений одного из параметров

Наименование параметра Значение

Угол профиля исходного контура град.» 20

Число зубьев шестерни = 19

Число зубьев колеса = 190

Ширина зубчатого венца шестерни, мм = ш ^ X

Ширина зубчатого венца Колеса, мм = 35

Коэффициент смещения исходного контура при обработке шестерни = 40 45 ■■■

Коэффициент смещения исходного контура при обработке колеса =

Модуль зубчатой передачи, мм = 55 15 60 65

Коэффициент высоты головки зуба =

Наименьшее дополнительное смещение исходного контура при обработке шестерни. 70

1 Наименьшее дополнительное смещение исходного контура при обработке колеса 0

Допуск на смещение исходного контура при обработке шестерни, мм = 0

Допуск на смещение исходного контура при обработке колеса мм = 0

Номинальный радиус инструмента для обработки зубьев колеса мм = 75

Поправка на радиус в точке V, мм = 1

Коэффициент радиального зазора = 0,25

Расчет >»» | у Строить графики ] Закрыть

Главный модуль программы

' ==—- -API-интерфейс.—=========

Pubi.с Type POINTAPI X As Long Y As Long

End Type

Public Type RECT

Left Аь Lonq Top As Long R^gLt Аь Lc-g Bottom As Long

End Typo

Public Declare Function SetWxndowRgn Lib "user32" ( _ ByVal hWnd As Long, _ ByVal hRgn As Long, _ ByVal bRedraw As Boolean) As Long

Public Declare Function DeleteObject Lib "gdi32" (ByVal hObject As Long) As Long

Public Declare Function GetCursorPos Lib nuser32" (lpPoint As POINTAPI) As Long

Public Declare Function GetClientRect Lib "user32" (ByVal hWnd As Long, lpRect As RECT) As Long

Public Declare Function ScreenToClient Lib "user32" (ByVal hWnd As Long, lpPoint As POINTAPI) As Long

'Параметры передачи

'Число Г'А Public PI_math As double '_1-я строка

1 "УI ОЛ профиля ИСХОДНОГО KOH'I ура, град. - ?C" Public alfa_gra A- Double Public- alfa_rad А<з Double

'_2-я cTpjKd

'"Мело зубьев шогтерни - 19" P b ir Zl As ьзг ;

' _3-я с от к а

'"Число зубьеп колрсл = 19и" Public ¿2 Аь Lorig '_4-я строка

'"Ширина зубчатою венца шестерни, мм - 60" Public В1 As Doubl о '_5-я с 1 рока

'"Лириьа зубч^ого ве'.ца Кс-оса, мм = 60" Publ1С В2 Аь Double

'"Ширина зубчатого общ., мм - би" Public В per А<^ Double '_6-я с Iрокa

'"Коэффициент смещения исходного контура при обработке шестерни = 0.750" ' "Ширина з/Ьчатго венца Колеса, мм - 60" Public XI As Double ' _1-я Стрт

1"Коэффициент смешения исход-юго ^сн^ура г">и сбраСо^ке колеса = 2.126" '"Ширина зубчатого венца Колеса, мм ~ о0 Public Х2 As Double '_8-я строка

'"Диаметр вершин зубьев шестерни, мм = 08.19" Public d_al As Double '_9-я строка

'"Диаметр вер_ин зубяев колеса, мм ~ 783 14" Public d а2 Аь Double

' Делительныи диаметр шест ерни Public Dl As Double

'Деттсльный диаметр колос*

i с 12 As Г с able

'Начальный диаметр шестерни Public D_wl Аь Double

'Начальный диаметр колеса rublic D_w2 As Double

1"Радиус вершин зубьев шес.1 ерни, мм = 14.095" Риг..с г а! As Double

'"Радиус вершин зубьеи ю~сса, i-ím "* Зн1.57" Public г_а2 Double '_10 я строка

'"Радиус окружности впадин шестерни, мм J С.032" Public r_fl Аь Double '_11 я строка

'"Радиус окружности впадин колеса, мм - 38^.504" Pub.le r_f? As Do-ble 1_12-я строка

'"Модуль -зубчатой передачи, мм - 4.0" Public module_per As Single

1_13 я строка

'"Передаточное число 10й Public U_per As Double '_14 я строка

' "Межосевое расстояние п передаче, мм - 428. 6004591" Public a_w Аь Double 1_1Ь—я строка

'"Радиус начальной окружности шестерни, мм - 38.96367809" Public r_wl As Double '_1 6-я строка

' "Ра„нус_ начальной окружности колеса, мм = 389.6 36 7809" Pub.1с r_w2 As Dourle 1_17-к строка

1"Допускаемая мин. толщина зуба прои^нод?—ей рейки при обработке колеса, i¿m = 2.0" Public S_nO?_min As Double '__18-я строка

'"Торцовый приведенный зазор, мм " 0.03" Public delta As Double '_ 19-я строка

' 'Наименьшее дополни iельчое смешение исходного контура при обработке шестерни, мм - 0.05"

Public E_Hs1 As Double '_20 я строка

'"Наименьшее дополнительное смещение исходною контура при обработке колеса, мм = 0.16" Public E_Hs? Аь Double '_21-я строка

' "Дсуск на смешение исходною контура при обработке- шестерни, мм = 0.08" Public T_F1 AS Doable '_22 н строка

'"Допуск in смещение исходною контура при обработке ■солесо, мм = 0.16" Public Т_Н2 As Double

'Коэффициент высоты головки зуба ha* Public h_a? Аз Double

'Коэффициент радиального -»азора с* Public Cz As Double

'Поправм hi рад iyc rv Public delta_r_ As Double

'Коэффициент суммы смещении Public X summ As Double

'Делительное межосевое расстояние Public A_delit As Double

'Коэффициент воспринимаемою смещения Public Y_vos As Double

' .-Coэффгцгент уравнительного смешения Public delta Y As Double ' Расчетные параметр^.

'Радиус точки V, через которую прчведеь з "> к'сп ^ ю:^лл эЕсьвеч^у пэофлль

Public r_v Аь Double

'Радиус основной окружности шестерни

Public г_bl As Double

'Радиус основной окружности колеса Public г Ь2 As Double

'Угсг проф^тя зуба на окружности радиуса R V

P^olic alia V As Double

Public alfa al As DojoIp

Public alfa_a2 As Double

'Угол зацепления

Public alfa w As Double

'Радиусы точки V на шестерне и колесе

Public г vl As Double

Public r v? As Double

' Эвольье*- i ьые функции углов профиля

Pub le i-v alf_vv As Double

Public inv_dlf_V Аь Doub e

Public inv alf As Double

Public iuv_alf_al As Double

Public j.nv_alf_a2 As Double

'Поправка на толщину эпол!вентного зуба по дуге делительном окружности Public d^lta_Sl As Double Public delta_S2 As Double

'Окружная толщина зуСd ud окиужности радиуса R_V Publi- S_v As Do^bie

'Полоеина ухловои толцинь. з>ба ко leca ч о-с^ужност л рад iyci R_V Public p'-i v As Double Public ры tal Аь Double Public p^i_ta2 As Double 'Углонои шаг зубьев Public taul As Double lc au2 As Double ' /гс~ профиля владгнь. Puniтс alfa_CK As Double Public dlfa_02 As Double 'Полосина угловой ширины впадины Public eta_V As DoubLe

'Половина угловой ширины впадины на нахальной окружности

Public eta_Wl As Double

Public eta_W2 Аь Double

'Загсот зуба

PuoUc h_01 As Doable

Public h_02 As Double

'Высоха головки зуба инструмента дтя нарезания котес Public h_a01 As Double Public h_a02 As Double

'Ширилi впадины по хорде на окружности радиуса R_v

Public S_01 As Double

Public S_02 As Double

'Тс-щина зернины эубп инструмента

Pub i с S_a 01 As De ble

Public S_aC2 As Loable

Public S_tal As Double

Public S_ta2 Аь Double

'Временный параметр

Public Al As Double

Public A2 As Double

'"риближенный номинальный радиус односторонней резцоьои юловки 'д^я отработки «тлук^ых сторон зубьев шестерни Pub.ic R_CI As Louole

'Приближенный номинальный радиус о«н^с~огочнрГ' реэг отчй готовки 'точки профиля нар>жного резца головки для обр_5отк i ' вогнутых сторон -»уоьев шестерни \ ubiíc R_Oel Аь Double

'Номинальный радиус двусторонней ^уборезной головки 'для нарезания зубыв колеса

Pub1íc R_02 As Double

buo-.c delta_K_01 As Double

Гг ic delta_R_CV As DoubiP

'Радиус точки профиля внутреннего ¿^-ja готовки для обработки 'выпуклых сторон зубьев шестерни Public R_wl As Double

'Радиус точки профиля наружного pejua юловки для обработки 'вогнутых сторон зубьев шестерни Public R_wel Аь Double

'Радиус точки профиля наружного резца головки для обработки 'вогнутых сторон зубьев колеса Public R_w2 As Double

'Радиус точки профиля внутренне! о резла головки для обработки * выпуклых сторон зубьев колоса

Public R wi2 As Double 'Угол

Public fi s As Double Public ]_fi_l As Double 'Координаты

Public X_2 A«; Double

Public Y_2 As Double

Public 2_2 As Double

Public L_2 As Double

Public FO_2 As Double

Public T_1 As Double

Public T_2 As Double

Public T_el As De-ble

Puo с T_a2 As Coubie

u o lc T_a.2 As Double

P b^ic 4_2 As Double

Углы

Public nyu_l As Double Public nyu_2 As Double lublic nyu__el As Double Public nyu_il As Double Public myu_l As Double Public myu_2 Аь Double Public myu_el As Double Public riyu ll As Double Public nyu_tal As Double Public nyu_tale As Dcuole Public nyu t-2 s Double -^ub С nyu_ta2l As Double

1лк ВЫ1 У^ЛОЛ CTOpCHJ---

-3pevejiHbci параметр P^n г Ai2 As. Double 'Координаты 1 ubiic X Ml As Double Public Z_M1 As Double Public. X M2 As Double Public Z_M2 As Double Public X Mle As Double public Z_Mle As Double P b ic a_M2i As Double public 7 M2i As Double

Public Public

Pub i с _

Public Г_12

Publ I 0

i2 As Double i2 As Double i2 As Coub.e ,ь Double As Doubie

Public ~_i2 As Double

Publjс R_i2 As Double

' У1 ол

Public nyu_i2 As Double 'Фазы -ччцепления

Pub]ic teta_2 As Double

Public teta_i2 As Double

Public teta_flmax As Double

Public teta_f2max As Double

Public trti_flmm As Double

PubLi ietd_£2min As Double

Public tcti_almix As Гоио e

Public tot _a2irax Аь rouble

PuKlic ItLd_al -*"1 As Doub e

Puclic tct-1 a^r n As Double Public 1 da_min As Double Public Id bda_max As Double Public lambda e mm As Double

'Миним1льн :>♦_ значение фазы рабочего тцепления 'для колесi

Public £i 2фгат As Douhle

'Мипимгш ное значение фазы рабочего тцепления 'для шестсрни при контакте выпуклой ^юрсны зуба шестерни 'с вогнутой с оронои зуба колес! Public fi_1фтт As Double

'Максималг поо значение фазы рабочего т ;спгс i я 'для колеса

Public fx 2trr у A5; Double

,vaKC и/альное 3HdueLi e фазы рабочего за ;опления

дл^ uec. л =uolic fi l^mix As Double

Pjblic fi__2ефтт As Double

Public fi_ 1офтт As Double

Public fi_2ефтах As Double

Public fi Дефтдх As Double Public delta j min vog As Double Public delta j min_vyp As Double Public delta L vog As Double Public delti t vyp Ab Double ' Нали ше ошиОки выполнения Public er ye^ A Boolean

•Имя временною фешла текус^х данных -р j aVMJ Public tmp tilo rre As S- i ic ' Фл^г -p; знак mí lj ференцли P-blic interner Аь Integer ' ' К^срдина -i в т^чке минимума Pub-^.4. X_Mlnun A" Double P^biic Z Mlmm As Double Public X_M2mm A^ Double Public Z_M2min A- Double Public fi mm A Double Public X_Mlemm Ль Double Public Z_Mlemin A'" Double Public X M2ímiri Аъ Г)оиЫе Public Z_M2min As Double Public fi 2eimin A Double

(-0 - нет интерференции, продолжать)

Public Sub шаш()

Ол Lrror Resume Next

'Вычисляем число ГШ PI_~iath = 4 * Atn (1 ^

'Первичная инищчгизация параметров стартовой формы 'на случай с-су~ств 'я фчитч игходпых данных _1-я сорока

' У-ол профиля 'сходного к^лиура, .рад = 20" alfa_gra - 20

alfa rad - 20 * PI_~iatn / 180

'_2-я строка

'"Число зубьев шестерни 19" Z1 - 19

'_3-я строка

'"Число зубьев колеп 190 Z? - 190

'_4-я строка

' "Ширина зубчатого пешп не стерни, мм 60" В1 - 50 '60 '_5-я CTpOKl

'"Ширина зубчатого вент I-олеса, мм 60" В2 - 50 '60 В_рег - 50 '60 _6-я строка

' Ко^ффль. 1ент смещения исходного контура при обработке шестерни 0.758" X. - 0 7 Ь8

'_7~я С'РТК!

Козффици^н" cml ten -Iя гхо'нз^о ко-г^урч при обработке колеса 2 126" Х2 - 2 12b '_8-я с пека

'"Диаметр вершин зубьев шестерил, мм ~ 88 19 d_al - 88 19 r_al - d al / 2 '_9-я строка

'"Диаметр вершин зубьев колеса, мм - 783 14" d а2 - 783 14 г а2 - d_a2 / ? '_10-я строка.

' Радиус окружное!и нпадин шестерни, мм - 36 032" r_fl - 36 03? '_11 я el рока

'"Радиус окру нос 1и впадин колеса, мм = 383 504" r_f2 - 38 3 04

'_я cipota

Модуь зубччтои передачи, мм 4 0' nod- e_per f ' _ 13-я с рока

' -чс -iiiv uiph нч сThi го евкл ¿/ба - " h_az -

' "ГТОПраПК 1 Hrt J -i ИУС MM -delta_r v - 1

' Iоэффициенх радиального зазора с* С z 0 ?г)

1 "Передаю шое шело = Ю" U per 10 '_14 я строка

' "Межосепое ртсстояние в передаче, мм 428 *j004j91 a_w 42Я е004591 '_ 1 1-я строка

'"Радиус начальной окружности шестерни, мм = 38 9ьЗь7809" r_wl 38 9f367809 '_1 ь-н строка

'"Радиус начальной окружности колеса, мм = 389 6367009"

т_vi? 389 6367809

'_17-я строка

Допускаемая мин толщина зуба производящей рсики при обработке колеса, мм - 2 0"

S 102 Г1П 2

'_ 8 я стсо^а

;сч м п" врденььп мм - 0 03"

delta 0 OUb * Sqr (шоаи^е per + „ С2 ' _1 3-я сорока

'"Наименьшее дополнитсы со смсщен ic \ сход л о к^, ~ура гри обработке шестерни, мм О ОЪ" Ь Н"1 0 '0 пь ' 20-я строка

1 Наименьшее дополнительное смещение исходно о кентура при обработке ко~еса, мм ~ 0 1ь" L 1Ь2 - 0 '0 16 '_21-я строка

'"Допуск на смещение исходного контура при обработке шестерни, мм = 0 С в I HI 0 '0 08 '_22-я строка

'"Допуск на смещение исходного контура при обработке колеса, мм - 0 16" 1 112 0 '0 16

'Номинальный радиус инструмента для обрабохги зубьев колеса, мм - 75" К 0^-75 frm_Legm_data Show

End Sub

Public Function ArcCos (Param As Double) As Double

On Frror GoTo p

A -.Cos - Atn (Sqr (1 - Par^n л 2) / Para-) Fxit Function e

stop

Resume Next End Function

Public Function ArcSin (Param As Double) As Double

On Error GoTo e

ArcSin = Atn(Param / Sqr(l - Parin л 2)) Fxit Function e

Stop

Resume Next

End Function

Public Function f ugol_from_inv(inv_X As Double, X_min As Double, X_max As Double, h As Double) As Double

On Error Resume Next 'Метод дихотомии

'X__mm, X_max - границы поиска угла в радианах; h - точность

Dim F#, Х#, m#, i&, kon_nutnS,

Dim smsg$, stit$

Dir res As VtMbgBoxRcbalt

D ti 7_min As Douole

D_m :'_шах As Douole

stit - "Расчет угла по значению инвалюты" 1 Проверка входных значений It h = 0 Then h = 0.0001 If X_min - X_max Then

siting = "Значение угла не может быть определено, " smsg = smsg + "т.к. граничные значения интервала поиска равны. " smsg = smsg + "Измениiс исходные данные. " MsgBox ьтьд, vbExclamntion, stit frm_begm_data. Forn__I oad frm_begin_d-ita .Snow Erd if

'Конечное значение циклов выполнения '-одргзумевается, что сходимость функции 'определяется меньшим числом циклов вычислений kon_num =1 /h+ 100 'Предварительно...

F mm - Tan(X_min) - X_min - mv_X F_max = Tan(X_max) - Х_гсых - mv_X i-0

Do While Abs (X_max - X_min) h i = i + l

X - (X_rin + X_rax) / 2 'Целевая функция

Tan (X) - X - inv_X

'Если график ф-ции пересекает ось It F_mm * F < О Then X шах = X F_max = F Ыьо

X_mm = X i_min F bnd Tf

' <jiiiporb зацикливания It l Von_riu.- inen

-тьд = "Количество циклов вычислении инвалюты превысило предполагаемый порог {" & kon_num (. "). " & vbCrLf smsg = smsg + "Текущее значение угла - " & Format(X, "Nf»«#####.########0") & ". " & vbCrLf »тьд = smsg + "Нижняя граница поиска = " & Format(X_mm, "########.########0") & ". " & vbCrLt ьтъч = smsg + "Верхняя граница поиска = " & Format<Х_тах, "########.########0") & ". " & vbCrLf smog - sm*g + "Точность поиска - " & Format(h, "########.##»#####0") & ". " & vbCxLf bmbq = smsg + "Продолжать поиск значения?" гг". - MsgBox(smbg, vbExclamntion + vbYesNo, stit) If res = vbYes Then 'Сбрасываем счетчик г = С LI so

frm_beg.n_data.Form_Load t тп begi n_data. Show Lxit Do Lnd It End T Г Loop

m = Format (X, "########. ######ft#0 ") f ugol_frotn_inv = m

End Function

Public Sub sb_print_file__data (s As String)

'Процедура служит для печати промежуточных данных Cn Error Resume Next

Орел App.Path + + tmp_file_name Lor Append As #44

Print #4 4, ь i

Close #4 4

End Sub

Основной расчетный модуль программы

Dim Yrs print As Boolean 'Переменная, разрешающая печать

Dim Yes_grafik Аь Boolean 'Переменная, разрешающая построение графиков

'Ориентировочное значение толщины зуба при вершине

Di.- S_al_standart As Double

D.- S_«i?_standart As Double

Di~ s_file_names$ ()

D i - r. jr, :ov, &

Di- njrr_col&

Di- teta_a2min Accuracy As Doub.e Dir teta_a2max_AcCu.racy As Double Dim teta_almm_Acc^racy As Toub-e Dim teta_almax_Accurdcy Аь Double Dim teta_Accuracy_for_larr£'ia_r-.n Ar Dcurle Dim correct_min teta_for__ldrLJa_r_n Аь Double Dim correct_max_teta_for_lambda_r-n As Double Dim teta_Accjracy_for_lambda_max As Double Dim correct_min_teta__for_lambda_max As Dourle Dim correct_max_teta_for__lambda_max As Double Dim teta_Accuracy_for_lambda_e_min As Double Dim correct_min__teta_for_lambda_e_min As Double Dim correct_max teta_for_lambda_e_min Аь Double Dim teta_Accuracy__for_lambda_e_max As Double Dim correct_min_teta_for_lambda_e_max As Double Dim correct_max__teta__f or_lambda_e_max As Double 'Для контроля зазора по вогнутой стороне Dim delta__zazor_vog As Double

Private Sub cmd_close_Click<)

On Error Resune Next Unload frm_grafik End

End Sub

Private Sub cmd_data_NO_Cliclc ()

On Error Resune Next ram_cat. Visible = False

End Sub

Private Sub cmd_data_OK_Click ()

On Error Resure Next

grd_pardmetrs.TextMatr-x (nur_row, ~иг_со1* c~b dit Text 'Редактирование параметров Select Case nura_row Case 1

alfa_gra = Val(grd_parametrs.TextMarrix(1, 1)) '"20" Case 2

ZI - Val (grd_paramet:rs.TextMatrix (2, 1)) "'19" Case 3

Z2 = Val(grd_parametrs.TextMatrix(3, 1)) '"190" Case 4

B1 = grd_parametrs.TextMatrix(4, 1) '"60" Саье 5

B2 - grd_parametrs.TextMdtrix(5, 1) '"60" Case 6

XI = grd_parametrs .TextMatnx (f, 1) '"0.7Г.Я" Caso 7

X2 = grd_parametrs.TextMatnx (/, l") Case 8

module_pe = grd_parainetn. TrytMatnx ( 3, l) '"4.0" Case 9

h_az = grd_parametrs.TexcMatrix(9, 1) '"1.0" Case 10

F_Fs1 = grd_parametrs.lextMatnx(10, 1) '"0.05" Case 11

F_Hs2 = grd_pard"etrs.TcxLMaLrix(11, 1) "'O.lb" Case 12

T_H1 - grJ^parc-etrb..exLMatiix(12, 1) '"0.08" Case 13

T_H2 = grH_nôi □~etrb.TLX"vd r y(l"\ 1) '"0.16" Саье 14

R_02 ■= grd_pr.>-aTe'--.Tey'-var-ix 14, 1} '"75"

Case 15

delta_r_v - grd par.i.TPtrr TextMatr i x ( 1 5, 1) '"i" Case 16

Cz = grd_parameLrb.IcxtMatrix(^С, 1) '"0 2b" Case Lise End Select

ram_dat.Visible - False DoEvents

End Sub

Private Sub cmd_graf_Click()

'Показать графики frm_graflk.Show

End Sub

Private Sub cmd._raschet_Click ()

'Процедура уппаппяет запуском процедур расчета

On Lrror Resume Next

Dm stitS

Dm s5, з 1$, ь2$

Dm s_filenare$

Dm stmp$

stlt - "Расчеi передачи с круговыми зубьями" 'Поручить имя прсменного файла

t"p_file name _ " _tmpdata_" & Ycar(Nc^)

strop = "" & Month (Now)

If Len(stmo) < 2 Then strp - "0" + strp trp_file_name = tmp_file name & & stmp st~p - "" & Day(Now)

If Len(stmp) < 2 Then stmp = "0" + strop tmp_file_name = tmp_file name & "-" & stmp stmp = Hour(Time)

If Len(stmp) < 2 Then stmp - "0" + stmp tmp__fil«e_namc = tmp_fiie ra^e & "_" & st-^p stmp = Minute(Time)

If Len(strp) < 2 Then btrp - "0" + stmp trp_file_name = tmp_file_n(jme £. "-" & stmp stmp = Second Time)

tf Len(&tmp) <. 2 Then stmp - "0" + stmp Lmp_file_name - tmp_flle_name & "-" & stmp tmp_file_name - tmp_file_nnme & "_" & Timer tmp_f ile_naine - Replace (tmn_f_le_na;re, ",", ".") *-np_f i le_nare = trp_f ile_naro & ".txt"

1 счетчик корректирующих повторов расчета Dim I_correct As Long cmd_graf.Enabled = False 'Разрешение па построение графиков Tf chk_make_graf = vbChecked Then

Yes_grafik = True F se

Yes_grafi< - False Fnd If

* Иредварительныи расчет параметров 'Первичная инициализация

К_01 - О

R_ 0е1 = О 'Первый проход

'во всех процедурах разрешить печать

Yes_pnnt = True

frm_info.ZOrder 0 f гш _info. Show

trm_\nfo. lbl_m£o .Captior - "Гасчет ис-чсдных данных..."

PoLve^ts

'Чесать в £<=ил

btmp = "Расчет исходных данных..." + vbCrLt ib_pnnt_file_datn stmp

' 1-й расчет ь tmp = ""

stmp = btmp & vbCrLf

ь1гв = stmp ы v^CrLf & "////////////////////// --------------------------====== \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

qt~n - &tnp & vbCrLf & "/////////////////////////// ==== Подпрограмма —== \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" btmp = stmp & vbCrLf & "/////////////////////////// = sub_raschet_param 01 = \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

stmp = stmp & vbCrLf & "////////////////////// =========----—---™----\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

'Печать в файл sb_pnnt_f ile_data stmp sub raschet_param 01 If er_yes = True Ther e7" yes - False rcr~_Lcad End Tf '2-й расчет stmp ""

stmp = stmp & vbCrLf

stmp stmp & vbCrLf & "////////////////////// ========-----==-========---------= \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

stmo = strp & voCr!f & "/////////////////////////// ==== Подпрограмма =— \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

strp stmp & voCrLf & "/////////////////////////// = sub_raschet_param_02 \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" strp = stmp & vbCrLf & "////////////////////// ============-==========™-======= \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"

'Печать в файл sb_prmt_file_data stmp sub_ rabchet_param_02 If er_yes = True Then er_ycs - False Form_Load Ir.d It

'===-==-==Расчет стандартного значения S_a2 для сверки '(нигде не используется)

alfa а2 = ArcCos (D2 / d__a2 * Соя (a I fa_rad)) inv_nlf_a2 = .an(alia a2) - alfa_a2

S a2 btandart = d a? * {(PI math / 2 + 2 • X2 * Tan(alfa rad)) / 22 + inv_alf - inv_alf a2)

'-----====Расчет стандартного значения S_al для сверки

1 'нигде не пспользуо1СЯ)

alla_al = ArcCos (Dl / d__al * Cos (alfa_rad) ) inv_alf_al - Tan(alfa_al) - alfa_nl

S_al ntcindart = d al 4 ((PI math / ? •» 2 * XI 1 Tan (alf a_rad) ) / 21 + mv^lf - inv_alf_al)

frm_iniо.ZOrder 0 frm__info. Gv.cw

f r n_mf о . lr>l_mfo. Cent ^.c:. = "Ьагружа данных из файлов..." DoEventb 'Печать п файл

stmp = "Загрузка данных из файлов..." + vbCrLf sb_print_file_data stmp

'Получиаь точность вычисления угла teta_a2nin ь = ""

s_f.lena-e = App.Path + "\data\teta_a2mm.ini" Open s_fxlename For Input As #1 Input #1, s

teta_a2imn_Accuracy = Abs(Val(s)) Close #1

If teta a2min_Accuracy - 0 Then teta a2mm_Accuracy = 0.00000001 'Получит!, точность вычисления угла trta_a2~ax s - ""