RU2561649C1 - Method for gearbox fabrication - Google Patents
Method for gearbox fabrication Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561649C1 RU2561649C1 RU2014120167/11A RU2014120167A RU2561649C1 RU 2561649 C1 RU2561649 C1 RU 2561649C1 RU 2014120167/11 A RU2014120167/11 A RU 2014120167/11A RU 2014120167 A RU2014120167 A RU 2014120167A RU 2561649 C1 RU2561649 C1 RU 2561649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gearbox
- gearboxes
- stage
- design
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Details Of Gearings (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки и изготовления редукторов газотурбинных двигателей (ГТД), в частности к способам разработки и изготовления редукторов для малоразмерных авиационных турбовинтовых двигателей.The invention relates to the field of development and manufacture of gearboxes for gas turbine engines (GTE), in particular to methods for the design and manufacture of gearboxes for small aircraft turboprop engines.
Известен способ проектирования и разработки зубчатой передачи, включающий этап ввода исходных данных для разработки, затем этап определения габаритных параметров передачи, также этап фильтрации по габаритным размерам, на котором выбирают зубчатые передачи, у которых габаритные размеры находятся в диапазонах значений, указанных на этапе ввода исходных данных, затем проводят оценку по прочностным характеристикам и выбирают окончательные габаритные размеры зубчатой передачи на окончательном этапе (Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник / под. ред. Э.Б. Вулгакова - М., Машиностроение, 1981 г. - 374 с., стр. 138-139, рис. 7.3).A known method of designing and developing a gear transmission, including the step of inputting input data for development, then the step of determining overall transmission parameters, also the filtering step of overall dimensions, at which gears are selected in which the overall dimensions are in the ranges of values indicated in the input step data, then assess the strength characteristics and select the final overall dimensions of the gear at the final stage (Aviation gears and red tori: Manual / Edited by EB Vulgakova - M., Mechanical Engineering, 1981 - 374, pages 138-139, Figure 7.3)......
Недостатками данного способа являются узкая область применения данного способа, связанная с возможностью применения только для отдельно взятых зубчатых передач, а не для редуктора в целом и не для планетарных передач. Выполняется только этап прочностной оценки, что негативно сказывается на длинновые габаритные размеры зубчатой передачи. На этапе фильтрации идет выбор зубчатой передачи только по габаритным размерам, где граничным условием является ширина зубчатого венца, что является недостаточным для оптимального выбора зубчатой передачи, например, такие параметры, как коэффициент перекрытия модификации зубчатого венца повышает прочность при меньших длинновых размерах венца.The disadvantages of this method are the narrow scope of this method, associated with the possibility of use only for individual gears, and not for the gearbox as a whole and not for planetary gears. Only the strength assessment stage is carried out, which negatively affects the long overall dimensions of the gear transmission. At the filtration stage, the gear selection is only based on overall dimensions, where the boundary condition is the width of the gear, which is insufficient for the optimal choice of the gear, for example, parameters such as the overlap coefficient of the gear rim modification increase strength with smaller long rim sizes.
Известен способ автоматизированного проектирования редукторов в программном пакете «КОМПАС 3D», включающий этап ввода исходных данных, затем этап определения геометрических характеристик, этап оценки по прочностным показателям передачи, этап рабочей компоновки и окончательный этап, на котором создают модель разрабатываемого редуктора с выбором технологических и конструкторских параметров, например материал зубчатых колес, выбор подшипников («Авторское приложение для КОМПАС-3D. Автоматизируем проектирование редукторов», http://www.sapr.ru/article.aspx?id=14850&iid=705, Максим Кидрук, дата обращения 30.04.2014).A known method of computer-aided design of gearboxes in the KOMPAS 3D software package includes the step of inputting initial data, then the step of determining geometric characteristics, the step of evaluating the strength characteristics of the transmission, the stage of the working layout, and the final step in which to create a model of the gearbox under development with a choice of technological and design parameters, for example, the material of gears, the choice of bearings ("Author's application for KOMPAS-3D. We automate the design of gearboxes", http://www.sapr.ru/art icle.aspx? id = 14850 & iid = 705, Maxim Kidruk, accessed 04.30.2014).
Недостатком данного способа является то, что в способе имеется только этап рабочей компоновки без наличия эскизной компоновки, что увеличивает время проектирования редуктора, связанное с выбором его оптимальной конструкции, а также требуется высокая квалификация персонала для анализа проектируемых конструкций. Еще одним недостатком является ограниченная область применения способа, позволяющая выполнять разработку только простых одноступенчатых редукторов, имеющих один входной вал и один выходной вал, а также для передач только внешнего зацепления.The disadvantage of this method is that in the method there is only a stage of the working layout without a sketch layout, which increases the design time of the gearbox associated with the choice of its optimal design, and also requires highly qualified personnel to analyze the designed structures. Another disadvantage is the limited scope of the method, which allows the development of only simple single-stage gearboxes having one input shaft and one output shaft, as well as for gears with only external gearing.
Известен способ изготовления редуктора, включающий этап ввода исходных данных, этап разработки планетарной передачи с обеспечением условий соседства, соосности и сборки, и этап фильтрации по передаточному числу, на котором выбирают конструкцию редуктора, итоговое передаточное число которого удовлетворяет исходным данным (Radu Saulesce, Oliver Climescu, Codruta Jaliu, Dorin Valentin Diaconescu On the use of 2 dof planetary gears as "speed increasers" in small hydros and wind turbines // Proceedings of the ASME 2011 International Desidn Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Confeerence IDETC/CIE 2011. - USA, Washington, DC, 2011. - P. 5, fig. 5).A known method of manufacturing a gearbox, including the step of inputting initial data, the step of developing a planetary gear with the conditions of proximity, alignment and assembly, and the filtering stage by gear ratio, at which the gearbox design is selected, the final gear ratio of which satisfies the source data (Radu Saulesce, Oliver Climescu , Codruta Jaliu, Dorin Valentin Diaconescu On the use of 2 dof planetary gears as "speed increasers" in small hydros and wind turbines // Proceedings of the ASME 2011 International Desidn Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Confeerence IDETC / CIE 2011. - USA, Washington, DC, 2011 .-- P. 5, fig. 5).
Недостатками данного способа являются отсутствие прочностной оценки при разработке конструкции и отсутствие условий выбора оптимального варианта конструкции редуктора, в результате чего окончательный вариант конструкции редуктора выбирается исходя из квалификации инженера. Еще одним недостатком способа разработки конструкции редуктора является ограниченная область применения, так как способ возможно применять только для редукторов с одной планетарной передачей.The disadvantages of this method are the lack of strength assessment during the design development and the absence of conditions for choosing the optimal design of the gearbox, as a result of which the final design of the gearbox is selected based on the qualifications of the engineer. Another disadvantage of the method of design development of the gearbox is the limited scope, since the method can only be used for gearboxes with one planetary gear.
Наиболее близким является способ изготовления редуктора, включающий этап ввода исходных данных для разработки, после которого следует этап составления максимального количества вариантов конструкции, также этап фильтрации, этап оценки и выбора и окончательный этап получения конструкторского решения (Патент на изобретение RU 2433470 от 03.10.2008, опубл. 10.11.2011, бюл. №31, МПК G06F 17/50).The closest is a method of manufacturing a gearbox, which includes the step of inputting initial data for development, followed by the step of compiling the maximum number of design options, also the filtering step, the evaluation and selection step, and the final step of obtaining a design solution (Patent for invention RU 2433470 of 03.10.2008, published on November 10, 2011, Bulletin No. 31, IPC G06F 17/50).
Недостатками способа является то, что визуализация проектируемого редуктора осуществляется только на окончательном этапе с последующим этапом фильтрации, которому предшествует большой объем проектных работ по разработке всех вариантов возможной конструкции редуктора. Фильтрация выполняется только по диапазону параметров заданных в исходных данных, то есть несколько (минимум 2) вариантов доходят до последнего этапа проектирования и только после этого по конструктивным параметрам выбирается один вариант. Таким образом, данный способ обладает высокой трудоемкостью.The disadvantages of the method is that the visualization of the designed gearbox is carried out only at the final stage, followed by a filtration step, which is preceded by a large amount of design work to develop all options for the possible design of the gearbox. Filtering is performed only by the range of parameters specified in the source data, that is, several (at least 2) options reach the last stage of design and only after that one option is selected according to the design parameters. Thus, this method has a high complexity.
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение области применения способа, связанное с возможностью проектирования и изготовления редуктора любого типа, так как учтены возможные сочетания различных типов передач и зацеплений, также снижение трудоемкости проектирования, связанное с наглядностью этапов и с наличием нескольких этапов фильтрации, позволяющих в результате выбрать оптимальную конструкцию редуктора, удовлетворяющую требованиям исходных данных.The technical result of the claimed invention is to expand the scope of the method associated with the possibility of designing and manufacturing a gearbox of any type, since possible combinations of various types of gears and gears are taken into account, as well as reducing the complexity of design associated with the clarity of the stages and with the presence of several stages of filtration, allowing as a result choose the optimal gear design that meets the requirements of the source data.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления редуктора, включающий этап ввода исходных данных для разработки, после которого следует этап составления максимального количества вариантов конструкции, также этап фильтрации, этап оценки и выбора и окончательный этап получения конструкторского решения.The technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing the gearbox, including the step of inputting the initial data for development, followed by the step of compiling the maximum number of design options, also the filtering step, the evaluation and selection stage, and the final stage of obtaining the design solution.
Новым является то, что при выполнении этапа составления максимального количества вариантов редуктора определяют максимально возможное количество вариантов редуктора в зависимости от сочетания типа ступеней и типа зацепления, затем переходят на этап фильтрации по геометрическим параметрам, на котором из максимального количества вариантов редукторов выбирают группу редукторов, для которых возможно построить структурную схему, затем вводят этап эскизной компоновки, на котором составляют эскиз кинематической схемы каждого из группы выделенных редукторов на предыдущем этапе по топологическим связям с определением основных параметров зубчатых колес, после этого вводят этап наличия и разработки планетарной передачи для каждого из группы выделенных редукторов, на котором определяют необходимость наличия планетарной передачи в редукторе с обеспечением условий соседства, соосности и сборки планетарной передачи, затем проводят этап рабочей компоновки разработанных на предыдущем этапе редукторов, в ходе проведения которого выполняют кинематическую схему каждого редуктора из группы редукторов с определением или уточнением их основных параметров, после этого осуществляют этап оценки и выбора окончательной конструкции редуктора, в котором осуществляют оценку каждого редуктора из группы редукторов по конструктивным, технологическим, прочностным и эксплуатационным параметрам и выбирают в зависимости от значения этих параметров рекомендуемую конструкцию редуктора и на окончательном этапе получения конструкторского решения выполняют модель рекомендованной конструкции редуктора, затем конструкторский чертеж, на основе которого изготавливают готовый редуктор, затем проводят испытания изготовленного редуктора для подтверждения заявленных исходных данных.What is new is that when performing the stage of compiling the maximum number of gearbox variants, the maximum possible number of gearbox variants is determined depending on the combination of the type of gears and gearing type, then they proceed to the filtering stage by geometric parameters, in which the gearbox group is selected from the maximum number of gearbox options, for which it is possible to build a structural diagram, then enter the stage of the sketch layout, which make up the sketch of the kinematic diagram of each group in divided gearboxes at the previous stage by topological relationships with the determination of the main parameters of the gears, then enter the stage of the presence and development of a planetary gear for each of the group of dedicated gearboxes, which determines the need for a planetary gear in the gearbox with the conditions of proximity, alignment and assembly of the planetary gear , then carry out the stage of the working layout of the gearboxes developed at the previous stage, during which the kinematic scheme of each redo is carried out a torus from a group of gearboxes with the definition or refinement of their main parameters, then carry out the stage of assessment and selection of the final design of the gearbox, in which each gearbox from a group of gearboxes is evaluated according to structural, technological, strength and operational parameters and the recommended one is selected depending on the value of these parameters the design of the gearbox and at the final stage of obtaining the design solution carry out the model of the recommended design of the gearbox, then the designer cue drawing, on which gear is made ready, and then conduct tests to confirm the manufactured gearbox claimed original data.
После этапа фильтрации по геометрическим параметрам дополнительно проводят этап составления вариантов редуктора с уравнительным механизмом в зависимости от сочетания типа зацепления и типа передачи.After the filtration step by geometric parameters, an additional step is carried out to compose the gearbox variants with the equalizing mechanism, depending on the combination of gearing type and gear type.
После этапа эскизной компоновки дополнительно вводят этап фильтрации группы выбранных редукторов по основным параметрам, на котором из группы выбранных редукторов выбирают для последующей разработки редукторы, у которых значения основных параметров находятся в диапазонах значений, указанных на этапе ввода исходных данных.After the sketching stage, the filtering group of the selected gearboxes is additionally introduced according to the main parameters, in which the gearboxes for which the values of the main parameters are in the ranges of values specified at the input data input stage are selected from the group of selected gearboxes for subsequent development.
Предложенный способ изготовления редуктора позволяет изготовить редуктор оптимальной конструкции, удовлетворяющий требованиям заказчика. Способ позволяет изготовить конструкцию любого редуктора (от простого до планетарного и/или дифференциального редуктора) благодаря тому, что в способе учтены возможности сочетания передач с различными вариантами зацепления и механизмов. Применение данного способа способствует снижению трудоемкости на проектирование изготовления редуктора благодаря наличию наглядных этапов (этапы эскизной и рабочей компоновки), а также этапа фильтрации (по геометрическим показателям) и этапа оценки и выбора по показателям (конструктивные, технологические, прочностные, эксплуатационные).The proposed method for manufacturing the gearbox allows the manufacture of a gearbox of an optimal design that meets customer requirements. The method allows you to make the design of any gearbox (from simple to planetary and / or differential gearbox) due to the fact that the method takes into account the possibility of combining gears with various gearing options and mechanisms. The use of this method helps to reduce the complexity of the design of the manufacture of the gearbox due to the presence of visual stages (stages of outline and working layout), as well as the filtration stage (by geometric indicators) and the evaluation and selection stage by indicators (structural, technological, strength, operational).
На фигурах показаны:The figures show:
Фиг. 1 - Макросхема осуществления способа;FIG. 1 - Macrochem of the method;
Фиг. 2 - Начало микросхемы осуществления способа;FIG. 2 - The beginning of the chip implementation of the method;
Фиг. 3 - Окончание микросхемы осуществления способа;FIG. 3 - The end of the chip implementation of the method;
Фиг.4 - Пример реализации способа при изготовлении планетарно-дифференциального редуктора.Figure 4 - An example implementation of the method in the manufacture of a planetary differential gear.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Перед началом изготовления конструкции редуктора определяют исходные данные на первом этапе 1 ввода исходных данных (Фиг. 1). Исходные данные могут определяться заказчиком, для которого осуществляется разработка и изготовление редуктора, или инженером с учетом пожеланий заказчика (Фиг. 1). Исходными данными могут быть: передаточное отношение (i), КПД редуктора (η), габаритные размеры, частота вращения (nвых) и мощность (Νвых) выходного или выходных валов, допустимые погрешности по представленным значениям и т.д.Before starting the manufacture of the design of the gearbox determine the source data in the
Затем на этапе 2, на этапе составления максимального количества вариантов редуктора, определяют количество ступеней редуктора, тип зацепления и их возможные сочетания, например показанные в табл.1, 2.Then, at
Составление максимального количества вариантов редуктора позволяет определить ареал возможных конструктивных решений, их сложность, где следует рассматривать целесообразность применения планетарного механизма (Фиг. 1, 2, 3). С учетом того, что планетарная передача позволяет наиболее точно подобрать передаточное отношение. На данном этапе 2 разработки редуктора уже имеется представление о достоинствах и недостатках отдельных вариантов конструкции.Compiling the maximum number of gearbox variants allows you to determine the area of possible structural solutions, their complexity, where it should be considered the appropriateness of the planetary mechanism (Fig. 1, 2, 3). Given the fact that the planetary gear allows you to most accurately select the gear ratio. At this
Из максимально возможного количества вариантов редукторов на этапе фильтрации, этап 3, выбирают группу редукторов, у которых возможно построение структурной схемы, а так же, которые геометрически совместимы. Здесь проверяют, не пересекаются ли оси зубчатых колес между собой, взаимное расположение валов и зубчатых колес и т.д.From the maximum possible number of gearbox variants at the filtration stage,
После этого составляют эскизы кинематических схем каждого редуктора из группы выделенных редукторов по топологическим связям с определением основных параметров зубчатых колес, например числа зубьев (z), модуля (m), коэффициента смещения (х), коэффициента перекрытия (ξ) и т.д. Введение данного этапа 4, этапа эскизной компоновки, при разработке и изготовлении редуктора позволяет обеспечить наглядность разрабатываемой конструкции (Фиг. 2).After that, sketches are made of the kinematic diagrams of each gearbox from the group of selected gearboxes according to topological relationships with the determination of the main parameters of the gears, for example, the number of teeth (z), module (m), displacement coefficient (x), overlap coefficient (ξ), etc. The introduction of this
В конструкциях редукторов, предназначенных для авиационных двигателей, используют планетарные передачи, которые позволяют уменьшить радиальные габаритные размеры редуктора (особенно при изготовлении дифференциальных редукторов), обеспечить плавный подбор передаточного отношения, увеличить скорости скольжения в передачах, то есть увеличить КПД самого редуктора. В предложенном способе определяют наличие планетарной передачи (при необходимости) на этапе 5 наличия и разработки планетарной передачи. Затем выполняют разработку конструкции планетарной передачи с определением количества сателлитов. На этом же этапе 5 наличия и разработки планетарной передачи (Фиг. 1, 3) осуществляют проверку планетарной передачи по условиям сборки (собираемость всех элементов), соседства (соседние сателлиты не должны мешать друг другу) и соосности (обеспечение межосевого расстояния).In the designs of gearboxes designed for aircraft engines, planetary gears are used that can reduce the radial overall dimensions of the gearbox (especially in the manufacture of differential gearboxes), provide a smooth selection of the gear ratio, increase the sliding speed in the gears, that is, increase the efficiency of the gearbox itself. The proposed method determines the presence of a planetary gear (if necessary) at
Если в ходе проверки хотя бы одно условие не выполняется, то тогда данную схему редуктора исключают из разработки, или осуществляют разработку планетарной передачи сначала. Это выполняют либо изменение количества сателлитов в планетарной передаче, или выбирают другую схему редуктора, полученную на этапе эскизной компоновки. На этом этапе происходит сокращение группы выбранных редукторов на этапе эскизной компоновки.If during the test at least one condition is not met, then this gearbox scheme is excluded from development, or the planetary gear is developed first. This is done either by changing the number of satellites in the planetary gear, or choosing another gearbox scheme obtained at the sketch design stage. At this stage, there is a reduction in the group of selected gearboxes at the sketching stage.
После определения наличия планетарной передачи и ее разработки на этапе 5, выполняют на этапе 6 рабочую компоновку редукторов, разработанных на предыдущем этапе. При осуществлении этого этапа 6 строят кинематические схемы редукторов, определяют или уточняют основные параметры зубчатых колес и зацеплений. Все расчеты осуществляются с учетом сравнения итоговых значений с исходными (заданными на этапе 1) значениями, например ηΣ≥η, nвыхΣ≥nвых; NвыхΣ≥Nвых и т.д.After determining the presence of the planetary gear and its development in
После составления кинематических схем выбранных редукторов (этап 6) выполняют выбор оптимальной схемы на этапе 7 оценки и выбора по таким показателям как (Фиг. 1, 3):After compiling the kinematic diagrams of the selected gearboxes (step 6), the optimal scheme is selected at the stage of assessment and selection at
- конструктивные показатели, которые закладываются в техническом задании на проектирование редуктора (например, передаточное отношение, КПД и т.д.);- design indicators, which are laid down in the technical specifications for the design of the gearbox (for example, gear ratio, efficiency, etc.);
- технологические показатели, такие как трудоемкость изготовления деталей редуктора, себестоимость редуктора и т.д.;- technological indicators, such as the complexity of manufacturing parts of the gearbox, the cost of the gearbox, etc .;
- прочностные показатели с назначением степени влияния отдельных параметров редуктора, например, такие как напряжения изгиба и контакта с определением соответствующих запасов, запас по изгибной прочности и т.д. При назначении и оценке степени влияния отдельных параметров (допустимой погрешности по передаточному числу, массы и т.д.) осуществляют расстановку приоритетов по различным показателям (например, характеристики передачи, ее размеры и т.д.) в зависимости от их значимости для решения поставленной задачи;- strength indicators with the assignment of the degree of influence of individual parameters of the gearbox, for example, such as bending and contact stresses with the determination of the corresponding reserves, margin of bending strength, etc. When assigning and assessing the degree of influence of individual parameters (permissible error in gear ratio, mass, etc.), priorities are set according to various indicators (for example, transmission characteristics, its dimensions, etc.) depending on their significance for solving the set tasks;
- эксплуатационные показатели, например вибрации, шум, практическое подтверждение КПД.- performance indicators, such as vibration, noise, practical confirmation of efficiency.
Оценив каждый из видов показателей, выбирают хотя бы одну (реже 2-3) кинематическую схему как окончательный конструктивный облик редуктора.After evaluating each of the types of indicators, at least one (less often 2-3) kinematic scheme is chosen as the final structural appearance of the gearbox.
Затем на окончательном этапе 8 изготовления конструкции редуктора строят его модель с выполнением сборочного чертежа и спецификации. По чертежу изготавливают редуктор.Then, at the
Изготовленный редуктор отправляют на внутренние испытания, например, обкатку под нагрузкой для приработки зубчатых колес, контактные испытания с целью проверки и объективной оценки качества изготовления и сборки редуктора, исследовательские испытания для выявления дефектов конструкции. Так же проводят сравнительные испытания для оценки нескольких конструкций редукторов (если на этапе оценки и выбора было получено несколько кинематических схем редукторов) и выбора одного из вариантов конструкции. При необходимости выполняют доводку конструкции редуктора.The gearbox manufactured is sent for internal tests, for example, run-in under load for running in gears, contact tests to verify and objectively evaluate the quality of manufacture and assembly of the gearbox, research tests to identify structural defects. Comparative tests are also carried out to evaluate several designs of gearboxes (if several kinematic schemes of gearboxes were obtained at the evaluation and selection stage) and select one of the design options. If necessary, refine the design of the gearbox.
Между этапом 3 фильтрации и этапом 4 эскизной компоновки дополнительно вводят этап 9 составления вариантов редуктора по уравнительному механизму в зависимости от сочетаний типа зацеплений и типа передач (Фиг. 1, 2). На данном этапе определяют необходимость наличия уравнительного механизма в редукторе, а так же тип его ступеней с их сочетаниями (табл. 3) и тип зацепления в механизме (табл. 4).Between the
Дополнительное проведение данного этапа 9 при разработке и изготовлении редуктора позволит обеспечить заданную на этапе 1 ввода исходных данных передачу мощности от входного вала к выходному валу или выходным валам и позволит сократить группу выбранных редукторов на этапе фильтрации по геометрическим параметрам. Введение в конструкцию уравнительного механизма позволяет обеспечить любое соотношение крутящих моментов и частот вращения на выходном валу.The additional carrying out of this
Дополнительно между этапом 4 эскизной компоновки и этапом 5 наличия и разработки планетарной передачи вводят этап 10 фильтрации по основным параметрам (Фиг. 1, 2). Основными параметрами на данном этапе являются параметры, заданные на этапе 1 ввода исходных данных, например передаточное отношение (i), КПД редуктора (η) или габаритные размеры и т.д. На данном этапе 10 из группы выделенных редукторов выбирают те редукторы, значения основных параметров которых удовлетворяют исходным данным или находятся в заданном диапазоне, представленным на этапе ввода исходных данных. По результатам данного этапа 10 фильтрации выделяется только та группа редукторов, которые удовлетворяют этим условиям. Введение дополнительного этапа фильтрации позволяет выбрать для дальнейшей разработки схемы редукторов наиболее близкие к заданным требованиям.Additionally, between
Таким образом, полученный по данному способу редуктор удовлетворяет всем конструкторским, технологическим, эксплуатационным характеристикам, включая в себя оптимальное сочетание элементов конструкции (зацеплений, уравнительного механизма или планетарной передачи), необходимые для удовлетворения требований исходных данных или требований заказчика, для которого изготавливали редуктор.Thus, the gearbox obtained by this method satisfies all the design, technological, operational characteristics, including the optimal combination of structural elements (gearing, balancing mechanism or planetary gear) necessary to satisfy the requirements of the source data or the requirements of the customer for whom the gearbox was manufactured.
Благодаря тому что при выполнении этапа составления максимального количества вариантов редуктора определяют максимально возможное количество вариантов редуктора в зависимости от сочетания типа ступеней и типа зацепления, затем переходят на этап фильтрации по геометрическим параметрам, на котором из максимального количества вариантов редукторов выбирают группу редукторов, для которых возможно построить структурную схему, затем вводят этап эскизной компоновки, на котором составляют эскиз кинематической схемы каждого из группы выделенных редукторов на предыдущем этапе по топологическим связям с определением основных параметров зубчатых колес, после этого вводят этап наличия и разработки планетарной передачи для каждого из группы выделенных редукторов, на котором определяют необходимость наличия планетарной передачи в редукторе с обеспечением условий соседства, соосности и сборки планетарной передачи, затем проводят этап рабочей компоновки разработанных на предыдущем этапе редукторов, в ходе проведения которого выполняют кинематическую схему каждого редуктора из группы редукторов с определением или уточнением их основных параметров, после этого осуществляют этап оценки и выбора окончательной конструкции редуктора, в котором осуществляют оценку каждого редуктора из группы редукторов по конструктивным, технологическим, прочностным и эксплуатационным параметрам и выбирают в зависимости от значения этих параметров рекомендуемую конструкцию редуктора и на окончательном этапе получения конструкторского решения выполняют модель рекомендованной конструкции редуктора, затем конструкторский чертеж, на основе которого изготавливают готовый, затем проводят испытания изготовленного редуктора для подтверждения заявленных исходных данных, достигается расширение области применения способа, связанное с возможностью проектирования и изготовления редуктора любого типа, так как учтены возможные сочетания различных типов передач и зацеплений, также снижение трудоемкости проектирования, связанное с наглядностью этапов и с наличием нескольких этапов фильтрации, позволяющих в результате выбрать оптимальную конструкцию редуктора, удовлетворяющую требованиям исходных данных.Due to the fact that when performing the stage of compiling the maximum number of gearbox variants, the maximum possible number of gearbox variants is determined depending on the combination of the type of gears and gearing type, then they proceed to the filtering stage by geometric parameters, from which the group of gearboxes is selected from the maximum number of gearbox options for which it is possible build a structural diagram, then enter the sketch layout stage, which is a sketch of the kinematic diagram of each of the groups gearboxes at the previous stage by topological relationships with the determination of the main parameters of the gears, then enter the stage of the availability and development of a planetary gear for each of the group of dedicated gearboxes, which determines the need for a planetary gear in the gearbox with the conditions of proximity, alignment and assembly of the planetary gear , then carry out the stage of the working layout of the gearboxes developed at the previous stage, during which the kinematic diagram of each gearbox is performed and from the group of gearboxes with the determination or refinement of their main parameters, then the stage of assessment and selection of the final design of the gearbox is carried out, in which each gearbox from the group of gearboxes is evaluated by structural, technological, strength and operational parameters and the recommended one is selected depending on the value of these parameters the design of the gearbox and at the final stage of obtaining the design solution carry out the model of the recommended design of the gearbox, then design the drawing, on the basis of which the finished gearbox is made, then the manufactured gearbox is tested to confirm the declared initial data, the scope of the method is expanded due to the possibility of designing and manufacturing a gearbox of any type, since possible combinations of various types of gears and gears are taken into account, as well as reducing the complexity of design associated with the clarity of the stages and with the presence of several stages of filtration, allowing as a result to choose the optimal design of the gearbox satisfying the requirements of the source data.
Пример реализации способа.An example implementation of the method.
Требуется разработать и изготовить планетарно-дифференциальный редуктор с одним входным валом и двумя выходными валами для турбовинтового двигателя с двумя нагружающими элементами (Фиг. 3).It is required to develop and manufacture a planetary differential gearbox with one input shaft and two output shafts for a turboprop engine with two loading elements (Fig. 3).
1 ЭТАП: Исходные данные:STAGE 1: Initial data:
- Частота вращения входного вала 35000 об/мин;- The frequency of rotation of the input shaft 35000 rpm;
- Частота вращения выходных валов 6860…7000 об/мин;- The frequency of rotation of the output shafts 6860 ... 7000 rpm;
- Максимальная передаваемая мощность редуктором 1000 кВт;- The maximum transmitted power by a reducer of 1000 kW;
- Коэффициент полезного действия не ниже 0,99;- Efficiency not lower than 0.99;
- Ресурс не менее 30 часов;- Resource at least 30 hours;
- Габаритные размеры не более ⌀170 мм и длина не более 170 мм;- Overall dimensions no more than 70170 mm and length no more than 170 mm;
- Масса редуктора не более 6 кг;- The mass of the gearbox is not more than 6 kg;
- Валы соосны;- Shafts are coaxial;
- Направление вращения выходных валов - противоположное;- The direction of rotation of the output shafts is the opposite;
- Распределение крутящего момента по выходным валам 50%-50%;- The distribution of torque on the output shafts of 50% -50%;
- Частота вращения выходных валов - одинаковая.- The rotation frequency of the output shafts is the same.
2 ЭТАП: Максимальное возможное количество вариантов редукторов данного типа 36, причем редуктор имеет 1 быстроходную и - тихоходную ступени.STAGE 2: The maximum possible number of options for gearboxes of this type is 36, and the gearbox has 1 high-speed and low-speed gears.
3 ЭТАП: Из этих 36 вариантов редукторов проверку по геометрической совместимости прошли 16 схем (Фиг. 3).STAGE 3: Out of these 36 variants of gearboxes, 16 circuits passed the check for geometric compatibility (Fig. 3).
9 ЭТАП: Для такого типа редукторов необходим уравнительный механизм. По конструктивным особенностям его могут иметь только 10 вариантов редукторов. Причем вариантов уравнительных механизмов может быть 36, для разработки такого редуктора подходят 15 вариантов.9 STAGE: For this type of gearboxes, an equalizing mechanism is required. According to its design features, only 10 gearbox variants can have it. Moreover, there can be 36 variants of equalizing mechanisms; 15 options are suitable for developing such a gearbox.
4 ЭТАП: Строят эскизную компоновку 10 редукторов с уравнительным механизмом и определение основных параметров зубчатых зацеплений (число зубьев, модуль, ширина зубчатого венца, угол профиля). Получается 9 схем редукторов, пример одной из схем показан на Фиг. 3.4 STAGE: A preliminary design of 10 gearboxes with an equalizing mechanism is built and the main parameters of gears are determined (number of teeth, module, gear width, profile angle). It turns out 9 schemes of gearboxes, an example of one of the schemes is shown in FIG. 3.
10 ЭТАП: не требуется.10 STAGE: not required.
5 ЭТАП: Для каждого из 9 редукторов определяют необходимость наличия планетарной передачи, так чтобы соблюдались требования исходных данных и условия сборки соседства и соосности. Для разрабатываемого редуктора планетарная передача необходима с количеством сателлитов 2-6 штук. Таким образом, остается 7 схем редукторов для дальнейшей разработки.STAGE 5: For each of the 9 gearboxes, the necessity of having a planetary gear is determined, so that the requirements of the source data and the conditions of assembly of the neighborhood and alignment are observed. For the gearbox under development, a planetary gear is needed with the number of satellites 2-6 pieces. Thus, there are 7 gear schemes for further development.
6 ЭТАП: Составляют рабочую компоновку каждого из 7 редукторов (Фиг. 3) с определением оставшихся основных параметров или их уточнений (число зубьев, модуль, ширина зубчатого венца, угол профиля и т.д.).6 STAGE: Make up the working layout of each of the 7 gearboxes (Fig. 3) with the determination of the remaining main parameters or their refinements (number of teeth, module, gear width, profile angle, etc.).
7 ЭТАП: Оценку каждой из 7 конструкций редуктора ведут по требованиям, указанным в исходных данных:7 STAGE: Evaluation of each of the 7 designs of the gearbox is carried out according to the requirements specified in the source data:
- по КПД: Быстроходная ступень; Тихоходная ступень; Уравнительный механизм и Общее КПД ηΣ;- in terms of efficiency: high-speed step; Low-speed step; Equalization mechanism and General efficiency η Σ ;
- по частоте вращения выходных валов nвыхΣ1, nвыхΣ2;- by the frequency of rotation of the output shafts n output Σ1 , n output Σ2 ;
- по передаваемой мощности выходных валов NвыхΣ1, NвыхΣ2;- by the transmitted power of the output shafts N output Σ1 , N output Σ2 ;
- по массе;- by weight;
- по габаритным размерам;- in overall dimensions;
- по прочности: напряжения изгиба, напряжения контакта, запас по изгибной прочности, запас по контактной прочности, окружная скорость.- strength: bending stress, contact stress, margin of bending strength, margin of contact strength, peripheral speed.
Таким образом, выбирают только одну конструкцию редуктора, которая удовлетворяет этим требованиям, вариант №4:Thus, choose only one design of the gearbox that meets these requirements, option No. 4:
- по КПД- by efficiency
Быстроходная ступень ηб≈0,9965;High-speed step η b ≈0.9965;
Тихоходная ступень ηm≈0,9985;Slow-speed step η m ≈0.9985;
Уравнительный механизм ηЗ≈0,9985.Equalization mechanism η З ≈0.9985.
Общее ηΣ≈0,9915.Total η Σ ≈0.9915.
- по nвыхΣ1/=6900 об/мин, nвыхΣ2=6900 об/мин;- for n output Σ1 / = 6900 rpm, n output Σ2 = 6900 rpm;
- по NвыхΣ1≈1000к Вт, NвыхΣ2≈1000 кВт;- for N output Σ1 ≈1000 kW, N output Σ2 ≈1000 kW;
- по массе 5,5…6 кг;- by weight 5.5 ... 6 kg;
- по габаритным размерам ⌀170×167 мм;- in overall dimensions ⌀170 × 167 mm;
- по прочности:- by strength:
8 ЭТАП: По рабочей компоновке схемы редуктора строят модель редуктора, чертеж (фрагмент чертежа показан на Фиг. 3) и изготавливают сам редуктор, который отправляют на дальнейшие испытания.8 STAGE: According to the working layout of the gearbox diagram, a gearbox model is built, a drawing (a fragment of the drawing is shown in Fig. 3) and the gearbox itself is made, which is sent for further tests.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014120167/11A RU2561649C1 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Method for gearbox fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014120167/11A RU2561649C1 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Method for gearbox fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2561649C1 true RU2561649C1 (en) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014120167/11A RU2561649C1 (en) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Method for gearbox fabrication |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2561649C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804265C1 (en) * | 2023-04-20 | 2023-09-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Method for manufacturing a gear |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1753100A1 (en) * | 1989-05-29 | 1992-08-07 | Курганский машиностроительный институт | Planetary reduction gear and the way of its assembling |
| SU1754403A1 (en) * | 1990-03-27 | 1992-08-15 | Павлодарское Научно-Производственное Объединение По Механизации Сборочных Работ | Method for assembly of reduction gears and device |
| RU2433470C1 (en) * | 2007-10-04 | 2011-11-10 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | System and method of supporting product design |
-
2014
- 2014-05-19 RU RU2014120167/11A patent/RU2561649C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1753100A1 (en) * | 1989-05-29 | 1992-08-07 | Курганский машиностроительный институт | Planetary reduction gear and the way of its assembling |
| SU1754403A1 (en) * | 1990-03-27 | 1992-08-15 | Павлодарское Научно-Производственное Объединение По Механизации Сборочных Работ | Method for assembly of reduction gears and device |
| RU2433470C1 (en) * | 2007-10-04 | 2011-11-10 | АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН | System and method of supporting product design |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804265C1 (en) * | 2023-04-20 | 2023-09-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Method for manufacturing a gear |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3354936A1 (en) | Gearsets | |
| EP3038027A1 (en) | Computer aided design of components of a drive train | |
| DE202013012661U1 (en) | Antriebssystemmodellierer | |
| CN102749193A (en) | Colouring examination method for high-precision central-driving bevel gear | |
| Hu et al. | Investigation of nonlinear dynamics and load sharing characteristics of a two-path split torque transmission system | |
| Rajasri et al. | Generation of egts: hamming number approach | |
| CN102243679B (en) | Method for modeling straight-tooth non-conical gears | |
| RU2561649C1 (en) | Method for gearbox fabrication | |
| CN110263445B (en) | Three-dimensional modeling method for gear transmission system | |
| CN110941885A (en) | Gearbox vibration analysis method | |
| CN102236738B (en) | Method for modelling straight-toothed or helical non-cylindrical gear | |
| Karpat et al. | Effect of rim thickness on tooth root stress and mesh stiffness of internal gears | |
| CN110259920B (en) | Transmission system design system and method | |
| CN104156516B (en) | Meshing phase difference-based phenomenological modeling method for normal single-stage epicyclic gear train | |
| Nigam et al. | Modelling and structural analysis of planetary geared winch | |
| Reddy et al. | Effect of symmetry on structures of epicyclic gear trains | |
| Naik et al. | Static analysis bending stress on gear tooth profile by variation of gear parameters with the help of FEA | |
| CN104504196B (en) | A kind of method of optimization NW type fixed axis gear system efficiency | |
| Nasser | Computer Aided Design of Multi-Stage Gearboxes | |
| Kumar et al. | Stress analysis of spur gear using FEM method | |
| Akinnuli et al. | Computer aided design and drafting of helical gears | |
| CN113987713B (en) | Wind turbine generator gearbox helical angle optimization method and system | |
| Huo et al. | INFLUENCE OF MANUFACTURING ERRORS ON THE BEHAVIOUR OF A TWO-STAGE PLANETARY GEAR TRAIN. | |
| He et al. | The topological synthesis design of hybrid electrically variable transmission | |
| Mehta et al. | Formulation of mathematical model for the vibration response of machine components placed on a shaft supported by six journal bearings |