Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование фрикционных свойств планетарных роликовинтовых механизмов с целью повышения стабильности кинематических характеристик

Диссертация: Исследование фрикционных свойств планетарных роликовинтовых механизмов с целью повышения стабильности кинематических характеристик
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Простейшим винтовым механизмом является передача винт — гайка скольжения. Основными недостатками ее являются низкая точность из-за фрикционных скачков, невысокая нагрузочная способность, определяемая условием невыдавливания смазки из зоны контакта резьб. Поэтому эти передачи требованиям предъявляемым к современному технологическому оборудованию не удовлетворяют. Ряд работ по исследованию… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Анализ литературных источников и постановка задачи ^ исследований
    • 1. 1. Анализ требований к исполнительным механизмам (ИМ) приводов линейных перемещений современного технологического оборудования
    • 1. 2. Особенности структурных и кинематических схем исполнительных механизмов приводов линейных перемещений (ВГС, ЗШР, ШВМ, РВМ)
    • 1. 3. Анализ работ по исследованию стабильности кинематической передаточной функции (КПФ) РВМ
      • 1. 3. 1. Анализ работ по исследованию КПФ РВМ
      • 1. 3. 2. Анализ работ по оценке фрикционных параметров в, а сопряжениях передач и их учета при вычислении КПФ
    • 1. 4. Выводы по главе. Постановка задачи исследований
  • Глава 2. Исследование фрикционной стабильности роликовинтовых механизмов
    • 1. 5. Классификация роликовинтовых механизмов
    • 1. 6. Анализ кинематических характеристик РВМ
      • 1. 6. 1. Анализ сцепления роликовинтовых механизмов
      • 1. 6. 2. Определение кинематической передаточной функции
      • 1. 6. 3. Численный анализ кинематических характеристик
      • 1. 6. 4. Аналитическое исследование кинематических характеристик РВМ
    • 1. 7. Анализ фрикционной стабильности РВМ
    • 1. 8. Анализ возможных схем РВМ с заданной фрикционной стабильностью
    • 1. 9. Выводы по главе
  • Глава 3. Исследование РВМ со стабильными кинематическими передаточными функциями
    • 3. 1. Классификация замкнутых РВМ
    • 0. '' 3.2 Зубчатое замыкание РВМ
      • 3. 2. 1. Варианты зубчатого замыкания
      • 3. 2. 2. Практическая реализация зубчатого замыкания
      • 3. 3. Анализ кинематических характеристик зубчато — винтовых
  • РВМ со стабильной КПФ. lis
    • 3. 3. 1. Передачи 2К-Н
      • 3. 3. 2. Передачи ЗК-Н
      • 3. 4. Выводы по главе
  • Глава 4. Экспериментальные исследования стабильности кинематических передаточных функций РВМ
    • 1. 10. Объект исследований. Методика испытаний и аппаратура
    • 1. 11. Обработка результатов эксперимента. Анализ полученных результатов. Сравнение экспериментальных и теоретических данных
    • 1. 12. Выводы по главе
  • Глава 5. Разработка инженерной методики проектирования РВМ с высокой стабильностью кинематической передаточной функции. Внедрение результатов работы
    • 1. 13. Программа автоматизированного синтеза РВМ с требуемой КПФ и с заданной фрикционной стабильностью
    • 1. 14. Описание разработанных конструкций РВМ с заданной стабильностью КПФ

Исследование фрикционных свойств планетарных роликовинтовых механизмов с целью повышения стабильности кинематических характеристик (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Важнейшим направлением повышения технического уровня различных технологических машин и оборудования является совершенствование их исполнительных механизмов. Среди таких механизмов большое распространение получили механизмы поступательного перемещения, в качестве которых часто используются винтовые механизмы.

Простейшим винтовым механизмом является передача винт — гайка скольжения. Основными недостатками ее являются низкая точность из-за фрикционных скачков, невысокая нагрузочная способность, определяемая условием невыдавливания смазки из зоны контакта резьб. Поэтому эти передачи требованиям предъявляемым к современному технологическому оборудованию не удовлетворяют.

В настоящее время широкое применение в различных областях машиностроения находят передачи винт — гайка качения, в которых трение скольжения заменено трением качения за счет введения между витками гайки и винта промежуточных тел качения (шариков или роликов). В результате повышается нагрузочная способность и точность механизма. Однако точность таких механизмов является недостаточной.

Планетарные роликовинтовые механизмы (РВМ), которые относятся к классу несоосных винтовых механизмов являются одним из новых видов механических передач. По ряду своих характеристик РВМ превосходят другие виды передач и находят все более широкое применение в различных областях техники.

РВМ представляют собой планетарные механизмы, в которых вокруг центрального винта расположены резьбовые ролики, установленные в сепараторе внутри охватывающей гайки.

Ряд работ по исследованию отдельных конструкций РВМ выполнен в ЭНИМСе и СТАНКИНе. Основные же работы по разработке общих принципов конструирования, теории и методов расчета сосредоточены во Владимирском государственном университете. Здесь же были разработаны вопросы кинематического, геометрического, силового и прочностного расчетов для кинематических схем РВМ.

Роликовинтовые механизмы планетарного движения широко используются в составе приводов различного назначения (специальная техника, станки, арматура, автои авиастроение) вследствие высокой надежности, долговечности, жесткости, КПД и широкого диапазона кинематической передаточной функции (КПФ). Большая гамма данных механизмов, используемых в составе электромеханических приводов, позволяет последним успешно конкурировать с гидравлическими и пневматическими устройствами. Однако использование РВМ в составе прецизионных приводов поступательного перемещения во многом сдерживается нестабильностью КПФ. Это относится к устройствам медицинского назначения (аппараты для чрескостного остеосинтеза, приводы протезов), рулевым приводам судоходной и авиационной техники, регулирующей арматуры и т. д. Для этих механизмов необходима высокая стабильность перемещения выходного звена. В существующих исследованиях стабильности КПФ РВМ большое внимание уделяется зависимостям от погрешностей изготовления и сборки передач. Однако большинство РВМ являются фрикционными передачами, в которых наиболее значимым фактором нестабильности КПФ является изменение фрикционных параметров в сопряжениях. Следовательно, исследования стабильности КПФ РВМ в зависимости от фрикционных и геометрических параметров в контакте, а также создание механизмов с высоким кинематическими характеристиками является важной и актуальной задачей при проектировании и производстве современного технологического оборудования, решению которой посвящена данная работа.

На защиту автором выносятся следующие основные положения работы:

— математическая модель стабильности КПФ РВМ, учитывающая конструктивные особенности исполнительного механизма, а также колебания фрикционных параметров в сопряжении;

— показатели и критерии фрикционной стабильности РВМ;

— аналитические и численные зависимости для определения кинематических параметров РВМ с учетом нестабильности фрикционных характеристик;

— методика и программа автоматизированного синтеза РВМ, позволяющая проектировать роликовинтовые механизмы с заданной КПФ, обладающие высокой фрикционной стабильностью.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Предложена математическая модель стабильности КПФ РВМ, учитывающая конструктивные особенности исполнительного механизма, а также колебания фрикционных параметров в сопряжении. Предложены и обоснованы показатели фрикционной стабильности РВМ, на основе которых разработаны количественные критерии фрикционной стабильности.

2. На основе анализа кинематических характеристик РВМ выявлено принципиальное различие между фрикционными механизмами и механизмами зацеплением. Показано, что механизмы зацеплением представляют узкий класс РВМ, а достаточность сцепления фрикционных механизмов определяется величиной угла трения. Анализ угла трения позволил построить области достаточности сцепления 0 < 8 < п.

3. На основе анализа кинематической передаточной функции РВМ построены диаграммы постоянства значений КПФ и получены приближенные формулы КПФ, для проектирования РВМ. Показано влияния трения на КПФ фрикционных РВМ. На основе анализа кинематических характеристик РВМ с учетом технологических и геометрических ограничений на область существования параметров РВМ построены номограммы для определения КПФ роликовинтовых механизмов, удовлетворяющих критерию фрикционной стабильности.

4. Разработаны структурные и конструктивные схемы РВМ с полным зубчатым замыканием, для которых КПФ является стабильной, и с неполным зубчатым замыканием, для которых КПФ является стабильной в заданных пределах.

5. Проведены экспериментальные исследования стабильности КПФ с самотормозящимися РВМ. Полученные данные подтверждают адекватность разработанных методик расчета и предложенных моделей. Расхождение теоретических и экспериментальных результатов не превышает 8%.

6. Предложена методика и разработана программа автоматизированного синтеза РВМ, позволяющая проектировать роликовинтовые механизмы с заданной КПФ, обладающие высокой фрикционной стабильностью.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Э.Л., Генкин М. Д. Статика планетарных механизмов. М.: Наука, 1976.
  2. А.П., Грядунов А. Н. Влияние зависимости силы трения от температуры на фрикционный разогрев // Машиноведение № 2, 1981. -с. 68−74.
  3. Ю.В. Исследование долговечности шариковых винтовых пар авиационных приводов / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Рига. 1977. с. 149.
  4. В.Г. Винтовые поверхности передачи винт-гайка качения и профилирования инструмента для их обработки // Станки и инструмент, 1971. № 12. с. 6−9.
  5. В.Г. Влияние ошибок монтажа на точность передач винт гайка скольжения // Станки и инструмент, 1969, № 8. с.
  6. В.Г. Основы теории расчет и исследование винтовых механизмов качения металлорежущих станков. Автореф. дисс. докт.техн.наук. М.: Станкин, 1979. 16 с.
  7. В.Г. Расчет передачи винт-гайка качения с учетом погрешностей изготовления // Станки и инструмент, 1970. № 11. с. 9−11.
  8. В.Г., Бушенин Д. В., Козырев В. В., Ряховский О. А. Современные винтовые механизмы // Приводная техника, 1998. № 7. с. 2−5.
  9. БушенинД.В. Несоосные винтовые механизмы. М.: Машиностроение, 1985, — 112 с.
  10. Д.В., Морозов В. В., Носатое С. П., Попов Б. К. Проектирование винтовых механизмов. Владимир. ВСНТО, 1982. 52 с.
  11. Ю.Н., Гельман В. Е., Савченко А. П., Фридман М. П. Роликовинтовые передачи. Обзор зарубежных патентов // Химическое и нефтяное машиностроение, 1973, № 5. с. 41−44.
  12. Р.В. Тяговые свойства фрикционных передач. М.: Машиностроение, 1982. 263 с.
  13. Р.В., Марков И. Л., Чеботарев М. Ю. Анализ характера контакта в несоосной винтовой паре // Вестник машиностроения, 1992, № 5 с. 12—15.
  14. В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. (Теория эвольвентных зубчатых передач). М.: Машгиз, 1962. 532 с.
  15. В.А. Основы теории эвольвентной зубчатой передачи. М.: Машиностроение, 1969. — 432 с.
  16. Ф.Р., Хайралиев С. И. Влияние динамического контактного взаимодействия на силу трения скольжения // Машиноведение, 1985, № 5. с. 89−93.
  17. .Б. Разработка методов расчета и проектирования несоосных винтовых механизмов / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Владимир, 1985.21 .ДемкинН.Б. Свойства фрикционного контакта // Трение и износ 1982, № 4. с.586−595.
  18. Г. Л. Исследование прочностных и эксплуатационных характеристик роликовых винтовых механизмов/Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Рига, 1967. 15 с.
  19. Г. Л. К определению коэффициента полезного действия роликовых винтовых механизмов // Теория передач в машинах. М.: Наука, 1971. с. 96−101.
  20. А.В. Повышение надежности и долговечности роликовинтовых механизмов / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Владимир, 1998. 163 с.
  21. К.И. Зубчатые передачи. Распределение нагрузки в зацеплении. Киев: Техника, 1977. — 208 с.
  22. Е.В. Разработка методики расчета и проектирования роликовинтовых передач с заданными точностью, жесткостью и стабильностью кинематических передаточных функций / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Владимир, 1993. 144 с.
  23. Исследование и разработка планетарной передачи винт гайка качения с резьбовыми роликами. Отчет по теме 16 — 70/1, М.: ЭНИМС, 1971. — 48 с.
  24. Каталог роликовинтовых и шариковинтовых передач, изготовляемых фирмой «La Technique Integrale» (Франция) под торговой маркой «Transroll», 165 с.
  25. Каталог роликовинтовых и шариковинтовых передач, изготовляемых фирмой «SKF» (Швеция)
  26. Каталог роликовинтовых и шариковинтовых передач, изготовляемых фирмой «INA» (Тайвань)
  27. Каталог приводов роликовинтовых и шариковинтовых передач, изготовляемых фирмой «INA» (США)
  28. Качество машин: Справочникик. В 2 т. Под ред. Суслова А. Г. — М.: Машиностроение, 1995. 256 с.
  29. Кинематика, динамика и точность механизмов. / Под ред. Крейнина Г. В. М.: Машиностроение, 1984. — 215 с.
  30. А.В. Комплексное обеспечение качества несоосных винтовых механизмов и тяжелонагруженных резьбовых деталей М.:ИЦ МГТУ СТАНКИН, 2002. — 242 с.
  31. А.В., Лодыгина Н. Д. Напряженное состояние витков деталей НВМ // Теория и практика зубчатых передач. Труды Междунар. конф., Ижевск, 18−20 ноября 1998.-С. 108−113.
  32. М.П., Народецкий М. З. Расчет высокоточных шарикоподшипников. М.: Машиностроение, 1975. — 280 с.
  33. В.В. Анализ и синтез роликовинтовых передач как исполнительных механизмов электромеханических приводов. / Дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук. Владимир: ВлГУ, 1995. 413 с.
  34. В.В. Сравнение шариковых и роликовых передач винт-гайка // Вестник машиностроения. 1983. № 11. с.31−35.
  35. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1982. — 832 с.
  36. В.А., Алексеев В. А., Иванов Е. В. Оценка влияния механической передачи на точность перемещения привода подачи прецизионного оборудования // Резьбовой электромеханический привод, научно-практический семинар, Владимир. 1975. с. 34−36.
  37. Ю.И. Определение К.П.Д. планетарных передач типа 2К-Н с учетом потерь в опорах, 1968.-е. 50−54.
  38. И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. — 480 с.
  39. И.В., Виноградова И. Э. Коэффициенты трения: Справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. — М., Машгиз, 1962. — 220 с.
  40. И.В., Добычин М. Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977 — 526 с.
  41. М.А., Розовский М. С. Зубчатые механизмы, М.: Наука, 1972 -428 с.
  42. В.А., Лукьянов Л. Е., Воробьев А. П., Бушенин Д. В. О некоторых областях возможного существования планетарной зубчато-резьбовой передачи // Резьбовой электромеханический привод, научно-практический семинар, Владимир. 1975. с. 19−20.
  43. Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука. ГРФМЛ, 1968. 584 с.
  44. Л.В. Планетарная передача винт-гайка качения с резьбовыми роликами // Станки и инструмент, 1970. № I.e. 42−43.
  45. О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1989. — 224 с.
  46. А.А., Соловьев А. В., ЛонгВ.А. Многооперационные станки, М, Машиностроение, 1981. — 216 с.
  47. В.В. Планетарные исполнительные механизмы с винтоРЫми звеньями и моноблочные приводы на их основе // Теория и практика зубчатых передач: Труды Междунар. конф. Ижевск: ИжГТУ, 1998. -с. 331−336.
  48. В.В., Панюхин В. И., Панюхин В. В. Зубчато-винтовые передачи для преобразования вращательного движения в поступательное. -Владимир: ВлГУ, 2000. 160 с.
  49. В.В., Панюхин В. И., Панюхин В. В. Механические передачи: КПД и самоторможение. Владимир: ВлГУ, 2002. — 164 с.
  50. А. Введение в методы возмущений. -М.: Мир, 1984. 535 с.
  51. Несоосные винтовые приводы. Отчет о научно-исследовательской работе (ГБ ВС 7/94), Владимир, 1994.
  52. Е.А. Разработка и исследование моноблочных электромеханических приводов с высокой плавностью выходного перемещения / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Владимир, 1999.
  53. П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат, 1985.
  54. С.П., Марусов В. А., Абарихин Н. П. Определение потерь на трение в несоосной резьбовой передаче // Резьбовой электромеханический привод, научно-практический семинар, Владимир 1975. с. 29−31.
  55. А.Ю. дисс на соискание ученой степени к.т.н.
  56. В.В. Исследование самоторможения механизмов и разработка методов проектирования высокоэффективных зубчатых зацеплений с тормозящими профилями: Диссертация на соискание ученой степени докт.техн.наук 05.02.02. Владимир, 1999. — 375 с.
  57. Панюхин В. В, Тимофеев Г. А., Самойлова М. В. Исследование тормозящих профилей вспомогательного зацепления для создания высокоэффективных планетарных самотормозящихся передач // Вестник машиностроения. 2003. — № 5. — С. 11−15.
  58. В.В. Цилиндрические самотормозящиеся передачи, основы теории и расчета: Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 05.02.18. -М, 1987.-196 с.
  59. В.И. Самотормозящиеся механизмы. Владимир. ВСНТО, 1981.с.57.
  60. В.И., Морозов В. В. К.П.Д. и условия самоторможения роликовинтовых передач // Известия высших учебных заведений, Машиностроение, 1989, № 2, с 38−42.
  61. В.И., Морозов В. В. Передаточные функции роликовых планетарных передач винт гайка // Известия высших учебных заведений, Машиностроение, 1988, № 5, с 31−36.
  62. В.И., Морозов В. В., Волюшко Ю. С., Зуева Е. В. Стабильность передаточных функций несоосных винтовых механизмов / Владим. политехи, ин-т, 1988. 66 с. Деп в ВНИИТЭМР 14.02.88. № 60 -мш 88.
  63. С.В. Трение качения в машинах и приборах. М.: Машиностроение, 1976. — 264 с.
  64. С.В., Орлов А. В. Некоторые пути снижения потерь при обкатывании тел со сложными рабочими поверхностями, «Машиноведение», 1970, № 1, с 78−85.
  65. Планетарные передачи. Справочник / под ред. Кудрявцева В. Н, Кирдяшева Ю. Н. Л.: Машиностроение, 1977. — 536 с.
  66. В.А., Сергеев А. В. Расчет основных параметров исполнительных механизмов следящих приводов летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1987. 192 с.
  67. .К. Разработка методов проектирования планетарных ролико-винтовых механизмов по требованиям к выходному коэффициенту полезного действия. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Владимир, 1987. 185 с.
  68. В.А., Федотов А. И. Многооперационные станки, Л.: Машиностроение, 1989.
  69. Разработка критериев, методов определения и направлений обеспечения плавности приводов. Отчет о научно-исследовательской работе № 790/85(1), Владимир, 1987.
  70. Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. М.: Высш. шк., 1974.-206 с.
  71. JI.H. Расчет планетарных механизмов. М.: Машгиз, 1952. -72 с.
  72. Роликовинтовые передачи (область применения, унификация конструкций, вопросы теории и САПР) // Тезисы докладов МПК под ред. Козырева В. В. Владимир. НТО, 1988. с. 54.
  73. Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.- 192 с.
  74. А.А. Трение и его роль в развитии техники. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука, 1983.- 176 с.
  75. А.И. КПД механизмов и машин. М., Машиностроение, 1966. -180 с.
  76. Справочник по триботехнике / Под ред. Хебды М., Чичинадзе А. В. В 3 т.-М.: Машиностроение, 1989.
  77. Станки с числовым программным управлением (специализированные) / Под ред. Лещенко В. А. М.: Машиностроение, 1979. — 592 с.
  78. В.И. Влияние избыточных связей на К.П.Д. планетарного механизма 1969. 62−68 с.
  79. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. Крагельского И. В., Алисина В. В. М.: Машиностроение, 1978.-Кн. 1.-400 с.
  80. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. Крагельского И. В, Алисина В. В. М.: Машиностроение, 1979.-Кн. 2.-358 с.
  81. А.И. Самотормотормозящие механизмы. М.: Машиностроение, 1976.-208 с.
  82. Н.Ф. Приспособления для механической обработки, Л.: Лениздат, 1983.- 175 с.
  83. О.В. дисс на соискание ученой степени к.т.н.
  84. Л.Д. Передачи зацеплением. -М.: Машиностроение, 1969. -486 с.
  85. JI.A. Метод синтеза геометрических параметров роликовинтовой планетарной передачи по контактной прочности. / Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. Москва. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1996. -16 с.
  86. В. В. Распределение зазоров в реальной шариковой винтовой паре (ШВП) // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1986. № 2. с.61−66.
  87. И.В. Обеспечение стабильности кинематической передаточной функции РВМ // Проблемы машиностроения на современном этапе: Материалы науч.-техн. конф. механико-технологического факультета / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2003. — с. 77−78.
  88. И.В., Морозов В., В. Особенности кинематических характеристик приводов биомеханических тренажеров // Материалы III междисциплинарной конференции «НБИТТ 21» Петрозаводск, 2004. С. 58.
  89. ЭрроусмитД., Плейс К. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Качественная теория с приложениями. М.: Мир, 1986. — 243 с.
  90. P. Lemor Принцип действия и применение роликовых передач // Tooling «The Journal of the Lang and Tool Industry», Vol.27, № 1, 1973.
  91. R. Ramesh, M.A. Mannan, A.N. Poo. Error compensation in machine tools (geometric, cutting force induced and fixture — dependent errors) // International Journal of machine Tools & Manufacture, Vol. 40 (2000), p. 1235 — 1256.
  92. Rollengewindetriebe sind Erzeugnisse. Baureihe RGT. Schweiz. INA. 1988.
  93. X. Daniel Fang, N.J.Lee. A new tooling mechanism for CNC lathes // International Journal of machine Tools & Manufacture, Vol. 41 (2001), p. 89 101.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!