Комплекс программ предназначен для оптимизации параметров и проверочного расчета зубчатых передач многоступенчатых редукторов, проверочного расчета валов и выбора подшипников, проверочного расчета соединений. Комплекс может быть применен как для практической конструкторской работы, так и для обучения студентов в Вузах.

Оптимизация параметров
Зубчатые передачи
Валы
Подшипники
Соединения
Архив
Диалоговый ввод данных
Методические материалы
Условия применения


Оптимизация параметров. Подсистема предназначена для проектирования или оптимизации параметров многоступенчатого цилиндрического редуктора или редуктора с быстроходной конической ступенью.

Подсистема осуществляет поиск такого сочетания параметров редуктора (межосевых расстояний, модулей, ширин, углов наклона зубьев, коэффициентов смещения, передаточных чисел, материалов и термообработки колес), при котором достигается наилучшее сочетание критериев качества (относительной трудоемкости, удельной массы, объема и габаритов редуктора) при заданных ограничениях (момент на выходном валу, ресурс, число оборотов, число ступеней редуктора, минимальные запасы прочности по контакту и изгибу и др.) Программа позволяет автоматически формировать пространство параметров для поиска оптимальных решений.

В течение нескольких минут производится от нескольких сот до нескольких тысяч (в зависимости от быстродействия ПЭВМ) контрольных расчетов при различных наборах параметров и определяются допустимые наборы, при которых выполняются все ограничения.

Выбор предпочтительного из допустимых наборов параметров осуществляется в диалоговом режиме, при этом программа позволяет ввести дополнительные ограничения на значения критериев и параметров; на экран выводится эскизное изображение зубчатых передач редуктора для каждого допустимого набора параметров.

Подсистема применима как при проектировании нового редуктора, так и при оптимизации некоторых параметров (угла наклона зуба, коэффициентов смещения), когда другие параметры (межосевые расстояния, ширины) жестко заданы. Последняя задача возникает в частности при необходимости разместить зубчатые передачи в старом корпусе.

Программа существенно ускоряет проектирование нового редуктора, позволяет минимизировать вес и габариты.

Зубчатые передачи. Выполняются геометрические, прочностные, кинематические и метрологические расчеты цилиндрических передач внешнего и внутреннего зацепления, конических передач прямозубых и с круговыми зубьями, планетарных передач (2k-h).

Геометрический расчет передачи включает проверку качества зацепления и определение всех необходимых параметров и размеров передачи и зубчатых колес, а также зубомерных данных с допусками. Для зубчатых колес с внутренними зубьями при необходимости производится проверка возможности применения нового или изношенного зуборезного долбяка, а для конических колес с круговыми зубьями - выбор зуборезной головки или проверка применимости заданной головки.

Производится расчет контактной выносливости рабочих поверхностей с проверкой на малоцикловую усталость, контактной прочности при максимальной нагрузке, изгибной выносливости зуба, изгибной прочности зуба при максимальной нагрузке. Азотированные, цементированные и нитроцементированные зубчатые колеса проверяются на глубинную прочность. Программа позволяет ввести данные по нескольким ступеням редуктора (до 5), при этом пересчет нагрузок на каждую ступень осуществляется автоматически.

Валы. Рассматриваются сплошные и полые прямые валы, изготовленные из углеродистых и легированных сталей, подвергаемые термической обработке или поверхностному упрочнению. Производится проверочный расчет на прочность, жесткость и выносливость.

Геометрия вала задается набором цилиндрических участков (до 19).

Ввод данных осуществляется в графическом режиме: в верхней части экрана изображается эскиз вала, а в нижней части в табличной форме выводятся длины и диаметры участков вала. При изменении значений размеров в таблицах соответствующим образом изменяется эскиз. На этом же экране задаются сечения, в которых расположены опоры, и типы опор, а также сечения, в которых расположены зубчатые колеса, и номера соответствующих ступеней редуктора, благодаря чему обеспечивается автоматический ввод нагрузок, определенных при расчете зубчатых передач. Возможен также режим автономного ввода нагрузок (сил и моментов) в любом сечении вала.

Материал выбирается из марочника, который можно просматривать на экране, а также редактировать и расширять автономно. Режим нагружения задается в виде циклограммы, при этом ее графическое изображение выводится на экран.

Для каждого участка вала может быть задан характер ослабления сечения (одной или двумя шпонками, прямобочными или эвольвентными шлицами, и т.п.). Для расчета на выносливость задаются концентраторы в сечениях (галтель, выточка, шпонка, резьба и т.п.) и их характеристики.

После ввода или корректировки исходных данных производится расчет на прочность, при этом определяются силы и моменты, действующие во всех сечениях вала (в частности вычисляются реакции в опорных сечениях) в обеих плоскостях изгиба, а также прогибы, углы поворота, напряжения и запасы прочности по пределу текучести во всех сечениях вала. Затем производится расчет на выносливость, при этом определяются амплитудные и средние значения напряжений цикла и запасы прочности по пределу выносливости во всех сечениях.

Результаты расчета выводятся в текстовый файл. На экран выводятся эпюры запасов прочности по пределу текучести и по пределу выносливости, моментов, прогибов и углов поворота. Файл результата и эпюры могут быть выведены на принтер.

Подшипники. Подсистема позволяет осуществить выбор подшипников качения.

База данных содержит более 1000 наиболее употребляемых в редукторостроении подшипников следующих типов: радиальные шариковые, радиальные роликовые с короткими цилиндрическими роликами, сферические роликовые двухрядные, радиально-упорные шариковые, радиально-упорные роликовые с коническими роликами. С помощью редактора базы данных можно добавлять или удалять подшипники, корректировать информацию в базе.

Обязательными исходными данными для расчета являются: типы подшипников для каждой из опор, количество подшипников в каждой из опор (по умолчанию - 1), значения коэффициентов (Кб, Кт, а1, а23, V1, V2). Режим нагружения и ресурс задаются при расчете вала. Нагрузки в опорах определяются при расчете вала.

Подшипники подбираются так, чтобы их расчетная долговечность была не ниже заданной при достаточной статической прочности. Поиск осуществляется путем перебора в базе данных записей, которые упорядочены по внутреннему диаметру подшипника. При расчете нагрузок для радиально-упорных подшипников учитываются внутренние осевые силы. Формируется файл результатов расчета. На экран выводятся: эскиз вала с нагрузками и выбранными подшипниками, номера выбранных подшипников по каталогу, внутренние и внешние диаметры и ширины подшипников. запасы по статической прочности и долговечности.

Соединения. Шпоночные соединения с призматическими и сегментными шпонками расчитываются на смятие. Шлицевые соединения с прямобочными и эвольвентными шлицами рассчитываются на смятие и на износ. Производится расчет геометрии эвольвентных шлицевых соединений . Соединения с гарантированным натягом и конические соединения рассчитываются из условий прессовой сборки и сборки методом нагрева ступицы и охлаждения вала. Предусмотрены расчеты допуска и отклонений для посадки по заданным потребным натягам или расчет допустимых нагрузок по заданной посадке или потребному натягу.

Архив. Исходные данные для любого из расчетов могут быть сохранены в архиве. В дальнейшем можно вызвать данные из архива с целью повторного расчета или расчета с предварительной корректировкой данных. При выборе данных из архива можно использовать контекстный поиск нужных данных.

Диалоговый ввод данных. При диалоговом вводе данных пользователь последовательно заполняет экраны-таблицы с данными. Функция ввода позволяет быстро перейти к любому нужному экрану, минуя остальные, что особенно удобно при корректировке данных. На экранах ввода присутствуют необходимые комментарии, а в нижней строке экрана выводится подсказка. Для некоторых полей предусмотрена расширенная подсказка: после нажатия клавиши F1 на экран выводится справочный текст. Текст расширенных подсказок хранится в файле, который может быть самостоятельно отредактирован пользователем. Таким образом, пользователь может самостоятельно создавать любые подсказки и комментарии к любому элементу вводимых данных.

Методические материалы

Геометрический расчет зубчатых передач. ГОСТ 16532-70 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет геометрии", Москва, 1984. ГОСТ 19274-73 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внутреннего зацепления. Расчет геометрии", Москва, 1973. ГОСТ 1643-81 "Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски", Москва, 1981. ГОСТ 19326-73 "Передачи зубчатые конические с круговыми зубьями. Расчет геометрии", Москва, 1974. ГОСТ 19624-74 "Передачи зубчатые конические с прямыми зубьями. Расчет геометрии ", Москва, 1974. ГОСТ 1758-81 "Передачи зубчатые конические и гипоидные. Допуски", Москва, 1981. В планетарных передачах отдельно рассчитываются внешнее зацепление и внутреннее соответственно по ГОСТ 16532-70, ГОСТ 19274-73 и ГОСТ 1643-81.

Прочностной расчет зубчатых передач. ГОСТ 21354-87 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность", Москва, 1988. РТМ "Передачи зубчатые конические с круговыми зубьями. Методика расчета на прочность", ЦНИИТМАШ, Москва, 1976. "Планетарные передачи". Справочник. Под ред. В.Н.Кудрявцева, Л.,1977. По ГОСТ 21354-87 рассчитываются на прочность также цилиндрические передачи внутреннего зацепления (с учетом их особенностей), планетарные передачи и конические передачи с прямыми зубьями (как эквивалентные цилиндрические передачи).

Расчет валов, подшипников и соединений. И.А.Биргер, Б.Ф.Шорр, Г.Б.Иосилевич, Расчет на прочность деталей машин. Справочник., М., Машиностроение, 1993. ГОСТ 21425-75 "Соединения зубчатые (шлицевые) прямобочные. Методы расчета нагрузочной способности", Москва, 1976. СТ СЭВ 144-75 "Единая система допусков и посадок СЭВ. Поля допусков и рекомендуемые посадки", Москва, 1976. ГОСТ 18854-82 “Подшипники качения. Расчет статической грузоподъемности и эквивалентной статической нагрузки”. ГОСТ 18855-82 “Подшипники качения. Расчет динамической грузоподъемности, эквивалентной динамической нагрузки и долговечности” .

Условия применения. Комплекс программ предназначен для работы на ПЭВМ типа с объемом оперативной памяти не менее 512 Кбайт, под управлением операционной системы MS DOS версии 3.2 и выше, с цветным графическим дисплеем и видеоадаптером EGA (VGA). В развернутом виде комплекс занимает около 4 Мб на винчестере.

тел./факс: (495) 675-83-05 зав. отд. Клауч Дмитрий Николаевич, dnklauch@cniitmash.com