Программный комплекс для расчета прямозубых конических передач с локализованным контактом

A. E. Volkov; S. A. Lagutin; S. S. Biryukov

doi:10.22213/2410-9304-2020-3-77-84

Authors

A. E. Volkov Moscow State University of Technology "STANKIN", Moscow
S. A. Lagutin "Electrostal Heavy Engineering Works JSC", Electrostal
S. S. Biryukov Moscow State University of Technology "STANKIN", Moscow

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2020-3-77-84

Keywords:

software application, constrained optimization problem, contact pressure, straight bevel gear

Abstract

A software package has been developed for the design of straight bevel gears with the localized contact. The methods of 3D modeling of the active surfaces of teeth are presented, that allow obtaining the required contact localization in gears. One of the gears is made with involute straight teeth. Selection of flanks of the mating gear for the localized contact realization is carried out based on the solution of the constrained optimization problem. The software application for estimation of meshing and contact characteristics in the modified gear is presented. The target function to be minimized is the maximum contact pressure during the operation of one pair of teeth. The synthesis parameters are varied, that determine the position of the center of the bearing contact and its size. The constraint in problem solving is to prevent the edge contact. An iterative heuristic algorithm is proposed for solving the problem of minimizing the target function. At the beginning of the algorithm, the initial point is selected. At each iteration, several candidate points are calculated with some step for the next approximation. The transition is made to that point with the lowest
value of the target function, where there is no edge contact. If the transition is not possible, the step for calculating candidate points is reduced. The algorithm is terminated when it is impossible to find a suitable point or the step is too small. An example of calculation is given.

References

Сегаль М. Г. Влияние погрешностей на условия контакта пространственной зубчатой передачи // Машиноведение. 1975. № 5. С. 49–54.

Litvin F.L. Development of Gear Technology and Theory of Gearing. NASA Reference Publication 1406, ARL-TR-1500, 1998, 124 p.

Лагутин С. А., Долотов С. В. Технологический синтез червячных передач с локализованным контактом // Вестник машиностроения. 2005. № 4. С. 10–14.

Baxter M.L. Basic Geometry and Tooth Contact of Hypoid Gears // Industrial Mathematics, 1961. Vol. 11. Part 2. Рp.19-42.

Литвин Ф. Л. Теория зубчатых зацеплений. М. : Наука, 1968. 584 с.

Лопато Г. А., Кабатов Н. Ф., Сегаль М. Г. Конические и гипоидные передачи с круговыми зубьями. М. : Машиностроение, 1977. 423 с.

Шевелева Г. И. Теория формообразования и контакта движущихся тел : монография. М. : Станкин, 1999. 494 с.

Сызранцев В. Н., Ратманов Э. В., Котликова В. Я. Оценка возможности изготовления конических и гипоидных пар в условиях жестких технологических ограничений // Техника машиностроения. 2001. № 2. С. 52–56.

Medvedev V.I., Volkov A.E. Synthesis of Spiral Bevel Gear Transmissions with a Small Shaft Angle // Journal of Mechanical Design, 2007. Vol. 129, no. 9. Pp. 949-959.

Lagutin S.A. Predesigned Function of Transmission Errors for Double Modified Helical Gearing // Proc. 9-th Nat. Congr. Theor. Appl. Mech. Vol. 1, Varna, Bulgaria, 2001. Pp. 253-261.

Колчин Н. И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений (с приложением к профилированию режущего инструмента и расчету погрешностей в зацеплениях). М. ; Л. : Машгиз, 1949. С. 19–95.

Волков А. Э., Медведев В. И., Бирюков С. С. Построение поверхности отштампованного прямого зуба конического колеса с учетом припуска под финишную обработку // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 10. С. 25–31.

Волков А. Э., Медведев В. И., Бирюков С. С. Алгоритмы синтеза и анализа зацепления эвольвентных прямозубых конических колес с локализованным контактом // Вестник МГТУ «Станкин». 2019. № 1 (48). С. 98–105.

Шевелева Г. И., Волков А. Э., Медведев В. И. Алгоритм геометрокинематического анализа зацепления зубчатых колес // Вестник машиностроения. 2004. № 8.

Волков А. Э., Медведев В. И. Прочностной расчет спирально-конических зубчатых передач // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2006. № 3. С. 44–50.

Medvedev V. I., Matveenkov D. S., Volkov A. E. Reduction of Contact and Bending Stresses in the Bevel Gear Teeth While Maintaining the Same Overall Dimensions // «Advanced in Mechanical Engineering», Lecture Notes in Mechanical Engineering 51, Springer Nature Switzerland AG, 2019, pp. 35-52.