Способ определения профиля галтелей деталей машин
- " 6: »
О Il И-C -А- -Н..И Е
ИЗОБРЕТЕН Ия
Союз Советских
Социалистических
Республик (11) 623021
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.76 (21)2380107/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.09.78.Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 28.Овала (51) М. Кл. т 16 С 3/04
Государственный нонитет
Совета Министров СССР оо делаи изооретений и открытий (53) УДК62-433а53 (088.8) (72) Автор изобретения
А. С. Лейкин (71) Заявитель
Московский вечерний металлургический институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ГАЛТЕЛЕЙ
ДЕТАЛЕЙ МАШИН (йн) нои
1(Tи))) <6>и>иаио а
Изобрстение относится к машиностроению и может быть осуществлено в деталях, имеющих галтели: в зубчатых колесах, шлицевых, ступенчатых и коленчатых валах, роторах турбомашин и др.
Известен способ определения профиля галтелей деталей машин на основе исследования распределения напряжений в трех круговых галтелях радиусов г,р., причем
1, 2, 3, г„„ = а — радиус исходной кругоаой галгели, <)Л„< „" = а, о<ги статических нагружениях деталей отдельными простейшими видами нагрузок в пределах упругости материала так, чтобы соответствующие номинальные напряжения были пропорциональны их амплитудным значениям в условиях работы деталей на опасном расчетном режиме, приведенным к симметричным циклам. В результате исследования находят для исходной круговой галтели радиуса г.! = а ф) нк!шю
6з)( (P) (вк) ма с 20 и для круговых галтелей радиусов г„ коэффициенты
2 и через !1их выражают переменный радиус кривизны предлагаемого профиля галтелей. где 6 . (<1) — эквивалентные напряжения в точках с центральными углами ч опасной профильной л и 11 !111 к 1) ъ <) Bo H 1 1! л то. 111 . (оэ)() макс — х!аксимаг!ь!!ое иначеllll(<)э>((<1;)! (()э)() ном — номинальное эквивалс 1!TII()( напряжение с учетом обгцей нсраьчк)мер!п)cTll напряжений в зоне галтели (Ц
1)едостаток этого способа состоит в 1<)il, что он предназначен для определения оптимального профиля галтелей деталей ма>п>!и с исходным круговым, а не с лк)бым произвольным профилем галтели, что существенно ограничивает область его применеl Цег!ь!о настоящего изобретения является разработка сп<>соба определения профиля галтелей деталей машин с произво,)ьным профилем исходlloH галтели, к<)торыи позволил бы определить оптимальный профиль галтелей при coxpw1<. I»III точки его касания с наиболее важной из сопрягасмых поверхностей деталей. как и при заданном профиле переменного радиуса кривизны = P(< ()) = P(< 1(сходной га.TT(III. 1!оставленная цель достигается тем, что соответствующие исследования распределения напряжений выпол!!яют для !ст()лей с 62, >021 (i >>,Рй p g38 2л гЛ гь+ i гл+ i. нагруженности смежных зубьев пренебрегают. 30 На фиг. 2 представлены геометрические э <«менты профилей галтелсй с принятисч следующих обозначений: 1 — исходная I ал гель заданного профиля переменного радиуса кривизны p„= p„(ffp) =)>чг; 2 — галтсль с профилем, подобным предлагаемому, п«речен<и<го 35 радиуса Я =Я (f(l); 3 — галтель прс.<лага«чого профиля; 4 — эвольветная поверхность зуба; 5 — поверхность впадин радиуса R; <(— -угол между нормалями к профилю исходной галтели ) в начальной точке A <) — значение угла <ь соответствуюшее макс конечной точке профиля исходной галтели А — касания с поверхностью 5 (второй сопрягаемой поверхностью детали); Х, Y — перпендикулярные координатные оси с ll;lчал<гм в точке О, совпадаюшей с точкой Ар, причем ось Х вЂ” каса гельная к профилю исходной галтели в точке А„; А„ — точки профиля исходной гвлтели с постоянным шагом угла <); для которых((), „ ) ма„, (0 (1а и; 0,1,,п), где и — достаточно большое число. например п = 36, В „ — точки профиля галтелп 2, располагаемые на нормалях к профилю галтели 1, продолженному дугой 55 А„А „окружности радиуса О„А„с центром в точке 0„, и соответству ошие углам <);+ -<- —,Я:, Я .— .чалый центральный угол дуги А,А„ ; О „ — точка пересечения нормалей к профилю галтели 1 в точках А„и А .,3 галтелями подобных профилей переменных радиусов кривизны Pg = 0 (q), J = ),2,Ç, «/ u) причем функцию g(<)f) определяют для исходной галтсли заданного профиля радиуса P« = Уц (<р)= =У, коэффициенты f — для галтелей по1 лобных профилей радиусов Яа,, а переменный радиус кривизны У предлагаемого профиля галтелей выражаЮт уравнением 4Х+1 так, что среднее значение С= „-у — или приближеHHQ С = 1. Изложенный способ реализуют при размещении начала координатной системы в точке касания профилей галтелей с наиоолее важной из сопрягаемых поверхностей детали, Координаты точек предлагаемого профиля галтели определяют как результат пропорционального изменения координат точек подобного профиля, которые располагают на нормалях к заданному профилю переменного радиуса, кривизны Pg = („(ч) исходной галтели, продолженному дугой окружности. соответственно значению угла ) с приращением таким образом(<г. < =цу .с);, =g максимальное значение угла <)., 1 — номер точки;, — малый центральный угол дуги окружности — прирашение угла <1, „,), чтобы предлагаемый профиль галтели f àñà fñsf второй сопрягаемой поверхности детали. При прямолинейном профиле второй сопрягаемой поверхности детали профиль исходной галтели дугой окружности не продолжают, и прирашение угла <),„, -- малый центральный угол дуги окружности, принимают равным нулю (с, = О). Предлагаемый профиль галтели определяют на примере цилиндрического прямозубого колеса, нарезанного методом обкатки инструментом реечного контура с полностью скругленной впадиной. На фиг. 1 показан элемент такого колеса, в котором зуб нагружен в вергпи«»<ормальной силой Р„; влиянием сил тр.ffffsf u где < — угол между нормалями к опасной профильной линии галтели в начальной и текушей точках; Я„ — значения радиусов „профилей галтелей в точках с максимальнйми эквивалентными напряжениями ((6 „) „к„J коэффициент С, определяют из условия касания предлагаемого профиля галтели обеих сопрягаемых поверхностей детали, а коэффициенты М,,< и С вЂ” по формулам: ц, C=1 ври 2)1 i 623021 а;./ /) sY ) (Жк)мыс 6мсжс Г г гк)г,г„г /GHon)g (О/КгкБ)мккг / (Ж/с./ м(2.кс g (мй с)у б/ зл дном — ® (gg > O„F К... (с . - (<-с)/, J -0 +n к у, " = г. Д 4 Sin/„ -sing,), »=/ лр/ E,é (а, 30 =// "(., y) 35 (=/ Г, =(sin l - sin l4. ) „, р /,х /, -g(5сгг Я -БслФмомд Š— - (/"-- » ) lS .è Ул г г// /какгq <) а Я g = (sin 6-S n P,) — ф/А. ф) 7 — „ (Ф;а6) у- ",К,.=-, (...,., ), K=;(r„.a) /„, (c,/р-с)»я и, Л О/с K,(Ñ (n, i=kg ., /2, В соответствии с изложенным, по результатам исследования распределения напряжений при нагружении силой Р, зуба с галгде (р (Г) — нормальное растягивающее напряжение вдоль опасной профильной линии галтели — с наибольшим значением (пфма коэффициента общей неравномерности напряжений a Координаты точек предлагаемого профиля галтели 3 в принятой координатной системе Х, Y определяют как результат пропорционального изменения координат точек В подобного профиля галтели 2, которые располагаются таким образом, чтобы предлагаемый профиль галтели касался второй сопрягаемой поверхности детали-повер i Ности впадины 5 в точке D» (фиг. 2). Для рассмотренной детали (цилиндрического прямозубого колеса) получают данные. 6 телями радиусов „» — — Р„;( = ((ч), коэффициентов f, а также, /. и (- 15 определяющие предлагаемый профиль галтели: коэффициент относительные радиусы кривизны участков профиля галтели (i — номер участка) — n F при 1 i <п; i = 1,2,,п; относительнь(е координаты точек профиля галтели (i — но25 мер ".очки ) где дополнительное условие, которому должен удовлетворять угол С,, ал,-3я., Hi п ", =0 А =Я, Ф.= Щ,+Е; и магсс gп р - у 2 ф Х/ 0 Г У "- H .= -йт-) А/(- ;)се лФи d(e (/2, С=О /, - -, 2, х„„=л2 0 2.а.— Ф-у-х,--ъ ю/ — + 6-- а У „=ПЪ((ОКМ-Х,-йр) frit(МДЫг-ШЫо)-ОКМСсаЫ2ф () ; C4 = Уип +z.ил СфЧмакс CE =p cQ p, y (e(n ", л.-г g, Х = лг (c, r2 — 4 +p — c .); >,= /- p QXcn. ko, Хд--(/- )фсй ФосозсГ, 6 д, Жтмс ((, е Х„ =f7Z 052 W — О У-,,- р ае8 Ы " „,„-и М— I (Цф4 " @ cn8+)ЩЙ $ ф Ш@(р /p / — Х 6 +2 Ядд ) ы и — сЙ «+tnt -МЫ)-0 &й ойф ( e. = p )(- а),,Г(—сф -фа)- — „" и (к (g м к, A-=gg, 1 62302! Формула изобрете«ия Л= 10 4О Риъ, 2 р < у38 С= — n(.g 21+1 2Я+1 45 эх ( (ЙЗК1ИаКС С=1 npu (. 1, 9 р< „(р, Ср, Z, m, $ — заданные параметры режугцего инструмента (исходного реечного контура) и цилиндрического прямозубого колеса: С(. — профильный угол, 1„— коэффициент высоты зуба, С „— коэффициент радиального зазора, Ъ вЂ” число зубьев колеса, m — модуль зацепления, — коэффициент коррекции.. Согласно проведенному предварительному анализу галтели предлагаемого профиля для цилиндрических прямозубых колес позволяют снизить максимальные нормальIble напряжения от изгиба зуба на 25 — 35р/р. Этому соответствует значительное повышение прочности и ресурса зубчатых колес, подвергаемых высоким переменным напряжениям, что должно дать большой экономический эффект. Описанный способ определения профиля галтелей можно успешно использовать и для других деталей машин различных отраслей машиностроения: шлицевых, ступенчатых и коленчатых валов, роторов турбомашин и т.п. Это позволит значительно повысить прочность деталей в зонах галтелей при сохранении точки касания предлагаемого профиля галтели с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей деталей, как при заданном профиле переменного радиуса кривизны )з„= = P „(<() исходной галтели. 1. Способ определения профиля галтелей деталей машин на основе исследования распределения напряжений в трех ра личных галтелях при статических нагружениях деталей отдельными простейшими видами нагрузок в пределах упругости материала так, чтобы соответствующие номинальные напряжения были пропорциональны их амплитудным значениям в условиях работы деталей на опасном расчетном режиме, приведенным к симметричным циклам, в результате чего находят для исходной галтели детали функ. цию и для трех галтелей — коэффициенты (ЗЭК)н эк Х=1,2, 3 Г зк)хакс llь.,,<ражают через ННх переменный радиус кривизны предлагаемого профиля галтелей, отличающийся тем, что, с целью определения оптимального профиля галтелей деталей с произвольным профилем исходной галтели при сохранении точки его касания с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей деталей, как и при заданном профиле переменного радиуса кривизны 7« = P (g =9ч, ч исходной галтели, соответству ющие исследования распределения напряжений вьи(ол5 ни<от для деталей с галтелями подобных профилей переменных радиусов кривизны Я„ = — p„> (<(>), 1 — 1.2,3, причем р = ц/ ° э«(«2, 1< >< т ц = 1>„функцию "<<,rl определяют для исходной галтели заданного профиля радиуса P — Pg (р) =P g, коэффициенты fj — для галтелей подобных профилей радиусов()ц, а переменный радиус кривизны Я предлагаемого профиля галтелей выражают уравнением Р С,P„((+ (1 — С)), ), М lp где <(— угол между нормалями к QI13cH 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координаты точек предлагаемого профиля галтели в координатной системе, имеющей начало в точке касания профилей галтелей с наиболее важной из сопрягаемых поверх62302 4 цг. 2 Г оставит<ль A. Шаповаленко Редактор В. Смирягпна Техред О., 1> говая Корректор 1 .. Г!апп Заказ 4880/35 т раж1198 11одписное 1!НР1ИПИ Государственного комитета Совета Минпсгров СССР по делам изобретений и открытий I 13035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал П11П «Патент», г Ужгород, ул. Проектная, 4 1! ностеч детали, определяют как результат пропорционального изменения координат точек подобного профиля. которые располагают на нормалях к заданному профилю переменного радиуса кривизны fа — — )II(р) исходной галтели, продолженному дугой окружности, соответетвенно значению угла rI с приращением таким образом ((„+ >Q = - (III +Ц 12.. и и и н оке 1 1 <р„о„с — максимальное значение угла Ч, 1Π— номер точки; -. — малый центральный угол дуги окружности — прираи1ение угла гр„пк„чтобы предлагаемый профиль галтели 12 касался второй сопрягаемой поверхности детали 3. Способ по пп. I и 2, от шчиющт/сч тем, что при прямолинейном профиле второй сопрягаемой поверхности детали приращение угла ь, — малый центральныи угол макс дуги окружности Я принимают равным нул1о (= О1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 435385, М.Кл. Г 16 С 3/04.
