Расчет зубьев сателлита планетарно-цевочного редуктора по критерию контактной выносливости

Планетарно-цевочные редукторы предназначены для преобразования и передачи крутящего момента от двигателя к исполнительному механизму. На сегодняшний день не существует стандартных методик расчета редукторов такого типа. Многие работы посвящены определению износостойкости пар трения и ресурса планетарно-цевочного редуктора исходя из предельного износа. Как показывает опыт эксплуатации, в некоторых случаях редуктор выходит из строя из-за выкрашивания поверхностей, работающих в условиях силового контактного взаимодействия. Рассмотрен подход к определению распределения усилий в зацеплении, вносящий существенный вклад в нахождение контактных напряжений. Контактные напряжения определены по известной формуле Герца для контакта двух параллельных цилиндров. Проведен расчет контактной выносливости поверхности зубьев сателлита планетарно-цевочного редуктора по различным методикам. Определено ожидаемое время работы до начала усталостного контактного разрушения. Показана возможность использования известной методики расчета контактной выносливости эвольвентных зубчатых колес для циклоидального зацепления.
EDN: MGCDNQ, https://elibrary/mgcdnq

Литература

[1] Glazunov V., Laryushkin P., Kheylo S. 3-DOF translational and rotational parallel manipulators. In: New trends in mechanism and machine science. mechanisms and machine science. Springer, 2012, vol 7, pp. 199–207, doi: https://doi.org/10.1007/978-94-007-4902-3_21

[2] Li X., Shao W., Tang J. et al. An investigation of the contact fatigue characteristics of an RV reducer crankshaft, considering the hardness gradients and Initial residual stress. Materials, 2022, vol. 15, no. 21, art. 7850, doi: https://doi.org/10.3390/ma15217850

[3] Pham A.-D., Ahn H.-J. High precision reducers for industrial robots driving 4th industrial revolution: state of arts, analysis, design, performance evaluation and perspective. Int. J. of Precis. Eng. and Manuf.-Green Tech., 2018, vol. 5, no. 4, pp. 519–533, doi: https://doi.org/10.1007/s40684-018-0058-x

[4] Wang Y., Wei B., Wang Z. et al. Research on loaded contact analysis and tooth wear calculation method of cycloid–pin gear reducer. Lubricants, 2023, vol. 11, no. 10, art. 445, doi: https://doi.org/10.3390/lubricants11100445

[5] Hsieh C.-F., Fuentes-Aznar A. Performance prediction method of cycloidal speed reducers. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 2019, vol. 41, art. 186, doi: https://doi.org/10.1007/s40430-019-1690-2

[6] Li G., Mi W., Lu K. et al. Reliability analysis on gear contact fatigue strength considering the effect of tolerance. Open Mech. Eng. J., 2014, vol. 8, pp. 630–635, doi: http://dx.doi.org/10.2174/1874155X01408010630

[7] Sun Q., Sun Y., Li L. Strength analysis and tooth shape optimization for involute gear with a few teeth. Adv. Mech. Eng., 2018, vol. 10, no. 1, doi: http://dx.doi.org/10.1177/1687814017751957

[8] Zakharov M.N., Ermolaev M.M., Zaitseva A.V. Nonuniform load distribution between the satellites of a cycloid gear. Russ. Engin. Res., 2020, vol. 40, no. 9, pp. 720–725, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X20090245

[9] Sinitsyna Y.V., Ermolaev M.M. Influence of bearing’s flexibility on the working of cycloid drive. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 842, art. 12021, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/842/1/012021

[10] Синицына Ю.В. Метод определения долговечности планетарно-цевочных редукторов с учетом точности их изготовления. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. 137 с.

[11] Ермолаев М.М., Чиркин А.В. Расчет планетарно-цевочных редукторов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. 65 c.

[12] Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. Ленинград, Машиностроение, 1966. 307 c.

[13] Захаров М.Н., Медовщиков А.В. Оценка контактной выносливости деталей машин на основе механических характеристик усталостной прочности. Вестник машиностроения, 2023, № 6, с. 461–466.

[14] Доможиров Л.И. Об определении предела выносливости материалов применительно к крупногабаритным деталям. Тяжелое машиностроение, 2013, № 11–12, с. 2–7.

[15] Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Марочник сталей и сплавов. Москва, Машиностроение-1, 2003. 784 c.