Проектирование зубчатых передач из эвольвентно-конических колес

Борис Александрович Лопатин; Светлана Викторовна Плотникова; Дмитрий Борисович Лопатин

doi:10.22213/2413-1172-2024-3-49-61

Авторы

Б. А. Лопатин Южно-Уральский государственный университет
С. В. Плотникова Южно-Уральский государственный университет
Д. Б. Лопатин Южно-Уральский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-3-49-61

Ключевые слова:

приводы машин, зубчатые передачи, эвольвентно-коническое колесо

Аннотация

В статье представлены зависимости для определения размеров эвольвентно-конических колес и зубчатых передач. Рассмотрены общие случаи формирования зубчатых передач, составленных из двух эвольвентно-конических колес, на скрещивающихся осях (гиперболоидные передачи), пересекающихся осях (конические передачи), параллельных осях (цилиндрические передачи). Передачи из эвольвентно-конических колес обладают компоновочными, технологическими, эксплуатационными преимуществами по сравнению с передачами, составленными из обычных цилиндрических и конических колес. Применение эвольвентно-конических колес в передачах между скрещивающимися осями позволяет получить требуемый характер контакта зубьев - от точечного до линейного, уменьшить чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа, увеличить нагрузочную способность передачи по сравнению с винтовой передачей из цилиндрических колес. Конические передачи с эвольвентно-коническими колесами позволяют создавать передачи при сколь угодно малых межосевых углах, что трудно реализовать из обычных конических колес. Применение конических передач внутреннего зацепления с модифицированным профилем зубьев в планетарных редукторах позволяет получать передачи по силовым и кинематическим характеристикам, сопоставимые с волновыми передачами, но с более высоким ресурсом работы. Применение эвольвентно-конических колес в цилиндрических передачах улучшает плавность работы механизма и позволяет регулировать межосевое расстояние и боковой зазор в зацеплении, что способствует их применению в безлюфтовых приводах. В результате комбинации углов конусности колес и наклона зубьев можно получить механизм одностороннего вращения - механизм свободного хода. Современные CAD-системы не учитывают особенности геометрии передач из эвольвентно-конических колес, что сдерживает их применение в технике. В статье предложен алгоритм расчета основных геометрических параметров передач из эвольвентно-конических колес при произвольном расположении осей колес в пространстве. Приведены примеры геометрического расчета различных типов передач по предложенному алгоритму.

Биографии авторов

Б. А. Лопатин, Южно-Уральский государственный университет

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии машиностроения, станков и инструментов

С. В. Плотникова, Южно-Уральский государственный университет

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии машиностроения, станков и инструментов

Д. Б. Лопатин, Южно-Уральский государственный университет

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии машиностроения, станков и инструментов

Библиографические ссылки

Poluektov Е.А., Lopatin B.A., Plotnikova S.V. (2020) Working Surface Calculation of Teeth Bevel Gear Helical-Bevel Gearing at Milling with Hob: Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. 9-16.

Федоров В. А., Смирнов П. Н. Использование параметрических уравнений эвольвенты для построения профиля внешнего зацепления // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2019. Т. 1. С. 359-361.

Bruzhas V.V., Plotnikova S.V., Lopatin B.A. (2021) Solid Modeling of Involute Bevel Gears: Lecture Notes in Mechanical Engineering, pp. 66-74.

Бружас В. В., Лопатин Б. А., Плотникова С. В. Разработка твердотельных моделей эвольвентно-конических зубчатых колес // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2017. Т. 20, № 2. C. 15-18. DOI: 10.22213/2413-1172-2017-2-15-18

Bruzhas V.V., Lopatin B.A. (2015) Development Of Solid-State Models For The Gears Of Different Geometry. Procedia Engineering, no 129, pp. 369-373.

Волков А. Э., Лагутин С. А., Бирюков С. С. Программный комплекс для расчета прямозубых конических передач с локализованным контактом // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18, № 3. С. 77-84. DOI: 10.22213/2410-9304-2020-3-77-84

Трубачев Е. С., Колчин С. Д. Аспекты конструкторско-технологической подготовки производства плоскоколесной зубчатой передачи приводной головки // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 2. С. 11-21. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-2-11-21

Lоpatin B.A., Plоtnikоva S.V. (2017) Helical-Bevel Gearing with Small Wheel Axles Angles: Internatiоnal Cоnferenceоn Industrial Engineering, ICIE 2017, pp. 1189-1194.

Лопатин Б. А., Плотникова С. В., Дерябин И. П. Формирование зубчатых передач из эвольвентно-конических колес // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2020. Т. 20, № 1. С. 15-21.

Algin V.B., Kananovich M.A., Paddubka S.M., Sarachan U.M., Shil’ko S.V., Starzhinsky V.E. (2022) Uncertainties in Modeling the Lifetime and Functional properties of Gear Trains and Transmissions and Ways to Reduce Them: Gears in Design, Production and Education, A Tribute to Professor Veniamin Goldfarb, Natalya Barmina, Evgenii Trubachev (eds.). Mechanism and Machine Science, Springer, Cham, vol. 101, pp. 305-324.

Trubachev E.S. (2020) On Possibility of Cutting Bevel Gearwheels by Hobs, New approaches to gear design and production. Springer International Publishing AG Switzerland, V. Goldfarb, E. Trubachev, N. Barmina (eds.), vol. 81, pp. 273-294.

Еремин В. П., Еремин Н. В., Кириллин А. Н. Создание электромеханических приводов нового поколения трансформированных космических систем. Самара : Поволжское отделение академии технических наук РФ, ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», 2011. 563 c.

Цуканов О. Н., Лопатин Д. Б., Полуэктов Е. А. Электромеханический привод для механизмов углового. поворота объектов космической техники // Вестник машиностроения. 2009. № 2. С. 14-16.

Лопатин Б. А., Цуканов О. Н., Плотникова С. В. Цилиндроконические зубчатые зацепления в приводах машин // Вестник машиностроения. 2003. № 8. С. 7-9.

Khaustоv S.A., Lоpatin B.A., Plоtnikоva S.V. (2015) Invоlute helical-bevel gearing: Internatiоnal Cоnference оn Industrial Engineering, ICIE 2015, pp. 891-895.

Лопатин Б. А., Цуканов О. Н. Цилиндроконические зубчатые передачи : монография. Челябинск : Изд-во ЮУрГУ, 2005. 200 с.

Litvin F.L. (2004) A Fuentes Gear Geоmetry and Applied Theоry. Cambridge University Press, Cambridge, 818 p. [Electronic resource]. Available at: http://uigearlab.com/wp-content/uploads/gear-geometry-and-applied-theory.pdf (accessed: 19.06.2024).

Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / под ред. И. А Болотовского. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1986. 448 с.

Гавриленко В. А. Основы теории эвольвентных зубчатых передач. 2-е изд., перераб. М. : Машиностроение, 1969. 431 с.

Starzhinsky V.E. (2022) Development of Terminology for Gearing: IFToMM Notions, Reference-Dictionary Book, Tooth Failure. Mechanism and Machine Science, Springer, Cham, vol. 109, pp. 77-82.

Kapelevich A.L. (2018) Asymmetric Gearing [Electronic resource]. Available at: https://doi.ord/10.1201/b224411 (accessed: 19.06.2024).