Расчет цилиндрической прямозубой передачи на компьютере

Цилиндрическую прямозубую передачу используют в машинах для передачи вращательного движения. Благодаря простой конструкции, надежности и компактности она нашла широкое применение в часах, конвейерах и автомобилях. Два колеса такой передачи имеют постоянное передаточное отношение и высокий коэффициент полезного действия. Первым критерием работоспособности служит усталостная прочность зубьев по контактным напряжениям, вторым — усталостная прочность зуба на изгиб. Вследствие большого числа формул и условий ручной расчет цилиндрической прямозубой передачи является сложной задачей. Область проектирования ограничена небольшим числом вариантов, не всегда оптимальных. С помощью компьютера предложено расширить границы проектирования до сотен или тысяч вариантов. Комбинации параметров (модуля, ширины колес, числа зубьев, материала и др.) образуют м ножество прямозубых передач с разными параметрами: размерами, прочностью, массой и т. п. С помощью статистического анализа найдены скрытые зависимости между показателями и исходными параметрами. На основе регрессионных метамоделей установлена относительная значимость параметров для отдельных показателей. При поиске оптимальных передач применена функция предпочтения (Desirability function) с метамоделями в качестве аргументов. На основе действующих стандартов разработана система компьютерного проектирования передач и статистического анализа их показателей. В результате исследования определена область работоспособных цилиндрических прямозубых передач с оптимальными характеристиками.

Литература

[1] Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 2. Москва. Машиностроение, 2006. 912 с.

[2] ГОСТ 21354–87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. Москва, Стандартинформ, 1988. 129 с.

[3] Ряховский О.А., ред. Детали машин. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 465 с.

[4] Juvinall R.C., Marshek K.M. Fundamentals of machine component design. New York, John Wiley, 2019. 800 p.

[5] Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 564 с.

[6] Gill A. Applied algebra for the computer sciences. Prentice-Hall, 1976. 430 p.

[7] Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. Москва, Высшая школа, 2008. 408 с.

[8] Budynas R.G., Nisbett J.K. Shigley’s mechanical engineering design. TBS, 2015. 1104 p.

[9] ГОСТ 1050–2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Москва, Стандартинформ, 2014. 36 с.

[10] Montgomery D.C. Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons, 2008. 680 p.

[11] Weiskamp K. Advanced turbo C programming. Elsevier, 1988. 554 p.

[12] Pulido H.G., de la Vara Salasar R. Analisis y diseno de experimentos. McGraw-Hill, 2008. 545 p.