Саратов, Саратовская область, Россия
Саратов, Саратовская область, Россия
Современное состояние рынка машиностроительного производства таково, что различные модификации его продукции выпускаются единичными экземплярами. Это требует от производства, с одной стороны, сокращения сроков подготовки и выпуска новых изделий, но требует увеличения номенклатуры этих же изделий, а с другой стороны, экономически необходимо снижение трудоёмкости изготовления и стоимости при высоком качестве изготовления этих изделий. Рентабельность такого производства во многом определяется эффективностью применения компьютерного оборудования и программного обеспечения, которое позволяет виртуализировать конструкторские и технологические процессы, что в конечном счете позволит перенести все этапы подготовки производства нового изделия на математические и геометрические компьютерные модели выпускаемых изделий. Это позволяет оставить только один этап подготовки производства нового изделия — геометрический синтез с учетом конфигурации рабочего пространства. Ввиду сложности процессов зубопрофилирования и зацепления их точный расчет можно выполнить только на компьютере. Математическая модель зацепления, например, червячной пары, которая учитывает не только геометрические параметры, но и станочные возможности предприятия, дает возможность, не изготавливая передачу в металле, получить достоверную информацию обо всех особенностях работы передачи. Быстродействие современных ЭВМ позволяет за короткое время выбрать вариант, дающий наилучшее приближение к желаемым требованиям потребителя. Данная статья показывает пример применения метода геометрического компьютерного твердотельного моделирования технологического процесса формообразования червячной передачи как огибающей производящей поверхности модели инструмента. Работа алгоритма заключается во взаимном перемещении и вращении заготовки детали и инструмента. В результате взаимного пересечения поверхностей заготовки и инструмента образуются конечные формы поверхностей зубьев в виде точных компьютерных твердотельных моделей. В статье показан конечный результат компьютерного формообразования рабочей поверхности червяка. Описан один из этапов по определению зазоров между рабочими поверхностями червяка и червячного колеса. Один из вариантов интерактивного анализа компьютерной модели червячной пары — это применение метода секущих плоскостей для получения набора сечение. Взаимное пересечение плоскостей и рабочих поверхностей червяка и червячного колеса дает возможность определить координаты точек и по ним определить величины зазоров между рабочими поверхностями изделия.
червячная передача, компьютерное моделирование, зубопрофилирование, взаимное пересечение поверхностей, зубообработка.
Зацепление в червячной передаче — это процесс взаимного качения друг по другу двух винтовых поверхностей: непрерывная однопараметрическая последовательность положений поверхностей зуба колеса и зуба червяка с взаимным касанием (теоретически по линии) [17; 18; 23; 25].
1. Андожский В.Д. Расчет зубчатых передач [Текст] / В.Д. Андожский. - М.: Ленинград, 1955. - 269 с.
2. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - 13-е изд., испр. - М.: Наука, 1986. - 544 с.
3. Волков А.Э. Компьютерное моделирование процессов формообразования поверхностей резанием / А.Э. Волков // IV Международный конгресс: Конструкторско-технологическая информатика 2000: в 2 т. - М.: СТАНКИН, 2000. - Т. 1. - С. 122-126.
4. ГОСТ 19036-81 Передачи червячные цилиндрические. Исходный червяк и исходный производящий червяк [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 4 с.
5. ГОСТ 19650-97 Передачи червячные цилиндрические. Расчет геометрических параметров [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2005. - 10 с.
6. ГОСТ 20184-81 Передачи червячные цилиндрические мелкомодульные. Исходный червяк и исходный производящий червяк [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 5 с.
7. Гохман Х.И. Теория зацеплений, обобщенная и развитая путем анализа [Текст] / Х.И. Гохман. - Одесса, 1886. - 315 с.
8. Калашников С.Н. Зубчатые колеса и их изготовление [Текст] / С.Н. Калашников, А.С. Калашников. - М.: Машиностроение, 1983. - 264 с.
9. Калашников С.Н. Производство зубчатых колес: справочник / С.Н. Калашников [и др.]; под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и дополн. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.
10. Карачаровский В.Ю. Визуализационная оценка геометрических характеристик контактирующей поверхности в червячных передачах на основе применения методов 3D компьютерной графики [Текст] / В.Ю. Карачаровский, М.К. Решетников, С.А. Рязанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 4. - Вып. 1. - С. 55-60.
11. Карачаровский В.Ю. Визуальная оценка параметров локализованного контакта в червячных передачах на основе применения методов 3D компьютерной графики [Текст] / В.Ю. Карачаровский, С.А. Рязанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2011. - № 2. - Вып. 2. - С. 73-77.
12. Карачаровский В.Ю. Геометрическое моделирование формообразования пространственных поверхностей при винтовом относительном движении [Текст] / В.Ю. Карачаровский, С.А. Рязанов // Проблемы геометрического моделирования в автоматизированном проектировании и производстве: 1-я Междунар. науч. конф. - М.: Изд-во МГИУ, 2008. - С. 143-146.
13. Карачаровский В.Ю. Обобщенная модель твердотельного зуборезного инструмента с изменяемой кривизной производящей поверхности [Текст] / В.Ю. Карачаровский, С.А. Рязанов // Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации: межвуз. науч.-метод. сб. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2010. - С. 152-156.
14. Карачаровский В.Ю. Применение методов компьютерной 3D графики и твердотельного моделирования при разработке технологических процессов зубонарезания [Текст] / В.Ю. Карачаровский, С.А. Рязанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 4. - Вып. 1. - С. 55-60.
15. Карачаровский В.Ю. Разработка цифровых технологий твердотельного моделирования процессов формообразования пространственных зубчатых передач для реализации на многокоординатных станках [Текст] / В.Ю. Карачаровский, С.А. Рязанов // Пятый Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: в 2 ч. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2010. Ч. 1. - С. 150-151.
16. Колчин Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений [Текст] / Н.И. Колчин. - М.: Машгиз, 1949. - 210 с.
17. Лашнев С.И. Формообразование зубчатых деталей реечными и червячными инструментами [Текст] / С.И. Лашнев. - М.: Машиностроение, 1971. - 216 с.
18. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений [Текст] / Ф.Л. Литвин. - М.: Наука, 1968. - 584 с.
19. Лопато Г.А. Конические и гипоидные передачи с круговыми зубьями. Справочное пособие [Текст] / Г.А. Лопато, Н.Ф. Кабатов, М.Г. Сегаль. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
20. Лоскутов В.В. Зубообрабатывающие станки [Текст] / В.В. Лоскутов, А.Г. Ничков. - М.: Машиностроение, 1978. - 192 с.
21. Ляшков А.А. Геометрическое и компьютерное моделирование формообразования поверхностей деталей [Текст]: монография / А.А. Ляшков. - ОМСК: Изд-во ОмГТУ, 2013. - 89 с.
22. Ляшков А.А. Моделирование формообразования сложных поверхностей деталей [Текст] / А.А. Ляшков [и др.] // Металлообработка. - 2010. - № 4. - С. 36-42.
23. Передачи спироидные с цилиндрическими червяками. Расчет геометрии: методические указания; под ред. И.Н. Френкеля. - М.: Ротапринт ВНИИНМАШ, 1977. - 66 с.
24. Сандлер А.И. Производство червячных передач [Текст] / А.И. Сандлер, С.А. Лагутин, А.В. Верховский; под общ. ред. С.А. Лагутина. Москва: Машиностроение, 2008. - 272 с.
25. Wildhaber E. A new look at wormgear hobbing. American Machinist, 1954, June 21, p. 149-152.
