Исследование качественных показателей зубчатых передач со сложным неэвольвентным профилем боковых поверхностей зубьев

Анотація

В статье обоснована актуальность исследования зубчатых передач со сложным неэвольвентным профилем боковых поверхностей зубьев, которые в ряде областей применения имеют преимущества перед эвольвентными зубчатыми передачами и лишены некоторых их недостатков, связанных с качественными показателями. Описана методика получения сопрягаемых поверхностей зубьев неэвольвентных зубчатых колес как огибающих заданных поверхностей зубьев инструментов. Предложена схема формообразования пар неэвольвентных зубчатых колес, из которых может быть составлено зубчатое зацепление. Показано, что для получения сопрягаемых поверхностей зубьев двух неэвольвентных зубчатых колес могут быть использованы две инструментальные рейки с профилями боковых поверхностей зубьев, обратными по отношению друг к другу. В качестве нелинейного профиля боковой поверхности зуба инструментальной рейки рассматривается некоторый участок одной из моделируемых плоских кинематических кривых. Дано описание программы, которая позволяет рассчитывать геометрические характеристики формообразуемых профилей колес зубчатой пары, визуализировать процесс формообразования, а также определять качественные показатели зубчатого зацепления. Тем самым созданы предпосылки для выбора из полученного в результате геометрического моделирования поля кривых таких профилей зубьев инструментов, которые бы обеспечивали наиболее рациональное сочетание профилей зубьев обработанных ими зубчатых колес и требуемые качественные показатели зубчатого зацепления. Представлены результаты исследования коэффициента давления между зубьями зубчатой передачи и коэффициента перекрытия зубчатого зацепления при выборе формы профилей зубьев. Проведены серии численных экспериментов для зубчатых зацеплений, образованных парами инструментальных реек с различными профилями боковых поверхностей зубьев - прямолинейными, выпуклым и вогнутым, а также выпукло-вогнутыми. Показано, что неэвольвентные зубчатые зацепления могут иметь большие приведенные радиусы кривизны (и вследствие этого меньшие коэффициенты давления) в точках касания профилей по сравнению с эвольвентными зацеплениями при незначительном увеличении или уменьшении коэффициента перекрытия зубчатого зацепления. Наиболее предпочтительным представляется вариант реек с выпуклым и вогнутым профилями зубьев, обеспечивающий лучшие значения обоих качественных показателей зацепления.