X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Механизмы, служащие для преобразования скорости, момента вращения известны с давних пор и используются в различных областях промышленности. Примерами таких механизмов могут быть планетарные зубчатые передачи, волновые передачи, планетарно-цевочные, цилиндроконические редукторы. Для улучшения массо-габаритных характеристик, а также увеличения плавности и надежности передачи на кафедре Технология машиностроения Владимирского государственного университета разработана конструкция планетарного шарнирного редуктора с резьбовыми роликами, который предназначен для преобразования вращательного движения двигателя в выходное вращательное движение исполнительного органа машины с высоким передаточным отношением.

Наиболее перспективными сферами применения данного механизма является авиастроительная отрасль, роботостроение, общее машиностроение. В настоящее время нашим коллективом ведется исследование условий функционирования и конструкторско-технологическая подготовка данного редуктора для применения его в приводах механизации крыла самолетов.

Актуальность применения этой конструкции в авиационной отрасли объясняется ее малым количеством деталей, низкой инерционностью тел вращения, высоким потенциалом снижения веса при сохранении требуемых силовых показателей передачи (момент на выходном звене, грузоподъемность). Такие характеристики актуальны и в роботосроении, а именно в сочленениях подвижных частей роботов-манипуляторов и т.д.

Это достигается за счет использования резьбы специального профиля на деталях редуктора. По принципу работы этот редуктор не отличается от планетарных зубчатых редукторов схемы 3К. Однако, неэвольвентное зацепление рабочих тел, имеющее высокий коэффициент осевого перекрытия, тем самым похожее на косозубое зубчатое зацепление, обладает более высокой изгибной прочностью. Редуктор состоит из опорных гаек с внутренней резьбой, закрепленных на неподвижном звене машины, подвижных гаек с аналогичной резьбой внутри, но отличающейся количеством заходов и средним диаметром, которые закреплены на подвижном звене машины. В гайках ролики и винт. Они имеют наружные резьбы с одинаковыми параметрами. При этом винт располагается в центре гаек, и является входным звеном редуктора, на который поступает механическая энергия от двигателя. Ролики, в свою очередь, являются промежуточными телами качения между винтом и гайками, что в совокупности напоминает подшипник. Но за счет зацепления резьб, они совершают планетарное движение вокруг винта и находятся в одновременном зацеплении с резьбовыми участками винта и гаек. Резьбы на опорных и ходовых участках роликов и винта по аналогии с шевронным зубчатым зацеплением выполнены различного направления для предотвращения выкатывания их из гаек. За счет многопарности точек контакта резьб достигается высокая грузоподъемность и плавность работы. Допустима высокая скорость вращения винта. Существует возможность изготовления в ходовых и опорных гайках самотормозящих профилей резьбы для надежного фиксирования выходного звена в заданном угловом положении без применения тормоза как конструктивного элемента.

Разработка ведется с применением современного ПО Creo Parametric, ANSYS, в которых выполняется построение и расчет моделей деталей шарнирного редуктора, а также разработка управляющих программ для изготовления их на станках с ЧПУ. Эти процессы частично автоматизированы путем параметризации размеров моделей, которые получаются на основе исходных данных моментов нагрузки и передаточного отношения. Управляющие программы имеют также параметрический вид.

Теоретические результаты требуют проверки. Для этого планируется испытание этих редукторов на специализированных стендах и соответствующие инструментальные испытания. Основным этапом развития теории и методики проектирования таких механизмов является прочностной расчет, определяющий работоспособность и габаритные размеры передачи, чтобы дать правильную оценку возможности внедрения данного механизма в узлы широкого круга машин и механизмов.

Список литературы:

Козырев, В. В. Планетарные редукторы в составе роботов и мехатронных систем: учеб. пособие / В.В. Козырев ; Владим. гос. ун-т. – Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2008. – 48 с. – ISBN 978-5-89368-870-2.

Метраль А.Р., Ле Бер И. Исследования КПД механизмов с высшими парами// Сб. пер. и обзоров иностр. период, лиг. - 1956. - № 10(40). Машиностроение.

Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи / издание 2-е. – М.: Машиностроение, 1986 г. –307 с.

Панюхин В.И. Самотормозящие механизмы/ Монография, ВСНТО, 1981.

Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. - 541 с.

Турпаев А.И. Элементарные самотормозящие механизмы с высоким КПД // Труды Всесоюзного заочного машиностроительного ин-та. - 1975.- Т. 32. - С. 244-252.

Код для цитирования: Скопировать