Дәл қозғалыс беру механизмінің негізі: Тісті доңғалақтарды өзгерту және тісті жанасу талдауы

1. Неліктен доңғалақтарды өзгерту қажет?

• Шығару және орнату қателері : Тісті доңғалақтарды өңдеу кезіндегі өлшемдердің ауытқуы немесе жинау кезіндегі ығысу тістердің бірқалыпты емес жанасуына әкеліп соғады.
• Серпімді деформация : Жүктеме әсерінен тісті доңғалақтар мен біліктер иіліп немесе бұралып кетіп, жанасу орны ығысатын болады.
• Динамикалық соққы : Жанасуы мен ажырау кезінде жанасу орнының кенет өзгеруі соққының пайда болуына, май қабатының бұзылуына және тіпті жоғары температура жағдайында тістің бетінің қожуына әкеліп соғады.

2. Тісті доңғалақты өңдеу түрлері

Кең таралған түрлендірулердің негізгі ерекшеліктері

• Тіс ізінің түрлендірілуі : Тіс ені бағытына бағыттайды. Тістің бетіне жүктеме түскенде ортасы домалақ болып келетін "барабан" пішінін жасау арқылы біліктің иілуін компенсациялау үшін қолданылатын кең таралған әдіс — бұл көтерілу (барабан тәрізді өзгерту). Біркелкі жанасу үшін біркелкі қатынас қамтамасыз етіледі. Әдетте көтерілу шамасының формуласы мынадай: \(C_β = 0,5 × 10^{-3}b + 0,02m_n\) (мұндағы б = мм-мен есептелетін тіс ені; \(m_n\) = мм-мен есептелетін қалыпты модуль).
• Тіс пішінін түрлендіру : Тіс биіктігі бағытын тиімді ету. Оған ұзын өзгерту (тістің ұшынан/соңынан екі тістің/бір тістің өзара әрекеттесуіне дейін) және қысқа өзгерту (ұзын өзгерту ұзындығының жартысына тең) жатады. Металл тісті дөңгелектерде әдетте тиімділікті арттыру үшін қысқа өзгерту қолданылады, ал пластмасса тісті дөңгелектерде жиі ұзын өзгерту қолданылады.
• Күрделі түрлендіру : Тіс ізі мен профильді өзгерту әдістерін біріктіреді. Күрделі жағдайлар үшін, мысалы, жел энергиясының тісті берілістері үшін, бұл әдіс жүктемені бөлу, соққыны азайту және динамикалық тұрақтылықты қамтамасыз ету арасында теңдік орнатып, жалғыз өзгерту әдісіне қарағанда жақсы нәтиже береді.

3. Тиімді өзгерту үшін жобалау принциптері

1. Жүктемені компенсациялау принципі : Модификация көлемі ≈ серпімді деформацияция + өндірістік қате, тістің бетін нақты жүктемеге сәйкес келтіру
2. Динамикалық ұтымдылық принципі : Пиктен-пикке дейінгі беріліс қатесі ≤ 1 мкм/градус, тербеліс әсерін азайту
3. Контакт теңдігі принципі : Контакт аймағының ауданының қатынасы ≥ 60%, кернеу концентрациясынан сақтану

4. Тістің әсерлесуін талдау: Модификация әсерін бағалау

Негізгі теориялар мен әдістер

• Герц контакт теориясы : Тістің беті арасындағы жанасу жарты ені мен кернеу таралуын есептейді, сонымен қатар кернеу анализінің негізін қалайды.
• Сандық анализ әдістері :
  • Аналитикалық әдіс: Тез, бірақ шамалы дәлдікпен, бастапқы бағалау үшін қолайлы.
  • Шекті элемент әдісі: Жоғары дәлдікке ие, кернеу анализінің нақты есептеуі үшін қолайлы.
  • Шекаралық элемент әдісі: Жанасу кернеуін есептеу үшін тиімді.
  • Көп дене динамикасы: Жұмыс жағдайларындағы жүйенің динамикалық өнімділігін бағалайды.

Негізгі бағалау көрсеткіштері

• Максималды жанасу кернеуі (σHmax) : Тіс бетінің қажуға тұрақтылығына тікелей әсер етеді.
• Жанасу аймағының пішін факторы (λ) : Жанасу аймағының ұзындық-ені қатынасы, жүктеменің біркелкілігін көрсетеді.
• Трансмиссиялық қате (TE) : Деформация/қателер салдарынан тістің ұстасуы үшін қосымша қашықтық, тербелістің негізгі көзі болып табылады.

5. Түзетулердің практикалық әсері: Зерттеу жағдайлары

• Дәлізбен жетектелетін жел генераторлары (тістің ені 200 мм) : Арқылық мөлшерінің артуымен (0→30 мм), максималды жанасу кернеуі 1250 МПа-дан 980 МПа-ға дейін азайды, ал тербеліс үдеуі 15,2 м/с²-ден 9,5 м/с²-ге дейін төмендеді.
• Автокөлік трансмиссиясы (модуль 3,5) : Параболалық профильді түзету соққыны 35%-ға, дыбысты 3,2 дБ-ға азайтты; жоғары ретті қисық түзету соққыны 52%-ға азайтты.
• Әуе-космостық тісті дөңгелектер : Композитті өңдеу контакттық кернеу бірқалыптылығын 58%-дан 22%-ға дейін, беріліс қатесінің пик-пик мәнін 2,4 мкм-ден 1,1 мкм-ге дейін және 2000 айн/мин жиілікте тербеліс энергиясын 68%-ға азайтты.

6. Инженерлік қолдану және тексеру

• Статикалық іздеу әдісі : Қызыл қорғасын бояуын (10-20 мкм қалыңдықта) 30% номиналды моментпен қолданып, контакттық дақтарды бақылау.
• Динамикалық тестілеу жүйелері : Талшынды-оптикалық орын ауыстыру датчиктері (0,1 мкм дәлдікпен) және жоғары жылдамдықты инфрақызыл термометрлер (1 кГц дискреттеу) нақты уақыт режимінде тісті дөңгелектердің әрекеттесуін қадағалайды.

• Электрлік машиналардың жылдамдық төмендеткіштері : Асимметриялық профильді өңдеу (+жүктеме жағында 5 мкм) және 30°×0,2 мм тіс ұшындағы фаскалар тауыздың деңгейін 7,5 дБ(А) азайтып, пайдалану әсерін 0,8% арттырды.
• Теңіз трансмиссиясы : Үлкен тақтау (40 мкм) және түзету арқылы қосылған тісті дөңгелектің бұрышын түзету (β'=β+0,03°) байланыс кернеуінің біркелкілігін <15% дейін жақсартты және қызмет көрсету мерзімін 2,3 есе ұзартты.

Қорытынды

• Оптималды тақтау шамасы әдетте серпімді деформацияның 1,2-1,5 есесіне тең.
• Комбинирленген өзгеріс жалғыз өзгеріске қарағанда 30-50% жоғары нәтиже береді.
• Өзгеріс жүктеменің нақты спектріне негізделіп жасалуы және байланыс орындарын тексеру арқылы дәлелденуі тиіс.