ebook Przekładnie cięgnowe o zmiennym położeniu z pasem zębatym Piotr Krawiec

Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

Rok wydania: 2011

W rozprawie przedstawiono wyniki prac, które dotyczą modelowania obwiedni nieokrągłych kół pasowych, optymalizacji metod wytwarzania uzębień, metodyki pomiarów oraz teoretycznych i eksperymentalnych badań przekładni cięgnowej z pasem zębatym o zmiennym przełożeniu. Prace były współfinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach projektu badawczego (habilitacyjnego) „Modelowanie i optymalizacja projektowania i wytwarzania uzębień kół przekładni nie równobieżnych z pasem zębatym” N502 4324 33 w latach 2007-2010. W rozdziale pierwszym przedstawiono podstawy doboru cech geometrycznych i kinematycznych przekładni cięgnowych o okresowo zmiennym przełożeniu. Wskazano warunki poprawnej pracy rożnych konfiguracji takich napędów. Dokonano analizy nie równobieżności przekładni łańcuchowej oraz cięgnowej z pasem zębatym, wywołanej efektem wieloboku. W rozdziale drugim zaprezentowano cele oraz zakres pracy, wskazując, że przesłanką do jej powstania była potrzeba wnikliwej analizy przekładni cięgnowej z kołami nieokrągłymi uzasadniona możliwością upowszechnienia tego rodzaju napędów. Tematem rozdziału trzeciego jest modelowanie obwiedni nieokrągłych i nieregularnych kół pasowych z zastosowaniem krzywych Béziera i krzywych sklejanych. Metodykę projektowania obwiedni kół o nieznormalizowanych zarysach wrębów omówiono w rozdziale czwartym. Rozdział piąty traktuje o możliwościach kształtowania uzębień nieokrągłych kół pasowych. Poddano w nim analizie liczne technologie wytwarzania elementów maszyn. W rozdziale szóstym przeprowadzono analizę wyników pomiarów cech geometrycznych oraz cech stereometrii powierzchni kół pasowych. Wskazano też kryteria oceny tych kół. Rozdział siódmy poświęcono analizie jakościowej procesu sprzężenia pasa z kołami nieokrągłymi w czasie pracy przekładni. W rozdziale ósmym przedstawiono analizę wybranych cech dynamiki przekładni dwukołowej z zastosowaniem opracowanego przez autora oprogramowania. W rozdziale dziewiątym omówiono proces modelowania przekładni oraz wyniki jej analizy z użyciem metody elementów skończonych. Metodykę i wyniki badań eksploatacyjnych przekładni dwukołowej z zastosowaniem kamery termowizyjnej oraz szybko rejestrującej w rożnych warunkach obciążenia przekładni opisano w rozdziale dziesiątym. W rozdziale jedenastym scharakteryzowano znane oraz nowe koncepcje zastosowań przekładni cięgnowej z kołami nieokrągłymi. Monografię kończy rozdział dwunasty, w którym podsumowano dotychczasowe prace autora oraz wskazano kierunki dalszych badań.

Spis treści ebooka Przekładnie cięgnowe o zmiennym położeniu z pasem zębatym

Streszczenie 7
Spis ważniejszych oznaczeń 8
Wprowadzenie 9

1. Nierównobieżność przekładni cięgnowych 11

1.1. Analiza nierównobieżności przekładni cięgnowych 11
1.1.1. Nierównomierność prędkości obrotowej przekładni łańcuchowej 11
1.1.2. Nierównobieżność przekładni cięgnowej z pasem zębatym 15
1.2. Nierównobieżność przekładni cięgnowych o zmiennym przełożeniu z pasem zębatym 16
1.2.1. Konstrukcje przekładni cięgnowych o zmiennym przełożeniu 16
1.2.2. Przekładnia z kołem mimośrodowym 18
1.2.3. Wielokołowa przekładnia cięgnowa z pasem zębatym o okresowo zmiennym przełożeniu 21
1.2.4. Wyniki obliczeń numerycznych podstawowych cech kinematycznych przekładni czterokołowej 23

2. Sformułowanie problematyki badawczej 27

3. Modelowanie obwiedni nieokrągłych kół pasowych 38

3.1. Modelowanie obwiedni nieokrągłych kół pasowych z zastosowaniem krzywych Béziera 38
3.1.1. Wielomiany Bernsteina i krzywe Béziera 38
3.1.2. Algorytm de Casteljau 42
3.1.3. Podwyższenie stopnia wielomianu 44
3.1.4. Gładkie łączenie krzywych Béziera 46
3.1.5. Odwrotna aproksymacja Bernsteina 47
3.1.6. Przykład zastosowania krzywych Béziera do opisu obwiedni nieokrągłych kół pasowych 48
3.2. Modelowanie nieokrągłych kół pasowych z zastosowaniem krzywych sklejanych 50

4. Projektowanie nietypowych zarysów zębów nieokrągłych kół pasowych 60

4.1. Inżynieria odwrotna w projektowaniu kół pasowych o nieokrągłej obwiedni 60
4.2. Numeryczne wyznaczanie zarysu zęba 63

5. Wytwarzanie uzębień nieokrągłych kół pasowych 70

5.1. Prezentacja modeli badawczych. 70
5.2. Metoda kształtowa 71
5.3. Kształtowanie uzębień kół narzędziem dwuostrzowym 75
5.4. Kształtowanie wieńców nieokrągłych kół pasowych na uniwersalnych frezarkach sterowanych numerycznie 77
5.5. Kształtowanie uzębień z zastosowaniem cięcia laserem gazowym 80
5.6. Kształtowanie obwiedni wieńca uzębień z zastosowaniem wycinania elektroerozyjnego 82
5.7. Kształtowanie uzębień z zastosowaniem cięcia strumieniem wody ze ścierniwem 83
5.8. Idea wytwarzania kół nieokrągłych ze spiekanych proszków metali 86
5.9. Kształtowanie uzębień kół nieokrągłych metodami rapid prototyping i rapid manufacturing 92
5.9.1. Zastosowanie techniki drukowania trójwymiarowego do wykonania kół zębatych nieokrągłych 92
5.9.2. Zastosowanie techniki FDM do wykonania kół zębatych nieokrągłych 95
5.9.3. Zastosowanie metody SLS do wykonania kół zębatych nieokrągłych 96
5.10. Analiza możliwości obróbki obwiedniowej nieokrągłych kół pasowych na przykładzie koła o linii tocznej w postaci elipsy 97
5.10.1. Idea obróbki obwiedniowej nieokrągłych kół pasowych 97
5.10.2. Związki określające wzajemne położenie narzędzia i nieokrągłego koła pasowego przy nacinaniu wrębów metodą obwiedniową 98
5.10.3. Wyznaczanie zarysu ostrza zęba skrawającego narzędzia zapewniającego żądany kształt wrębów koła 102

6. Pomiary cech geometrycznych i stereometrycznych powierzchni zębów nieokrągłych kół pasowych 108

6.1. Pomiary stykowe nieokrągłych kół pasowych 108
6.2. Pomiary optyczne nieokrągłych kół pasowych 113

7. Cechy sprzężenia kształtowo-ciernego w nierównobieżnej przekładni cięgnowej z pasem zębatym 121

7.1. Ogólna charakterystyka procesu sprzężenia w przekładni z pasem zębatym 121
7.2. Charakterystyka sprzężenia kształtowo-ciernego przekładni nierównobieżnej 123
7.3. Geneza zmienności podziałek kół nieokrągłych stosowanych w przekładni cięgnowej 126

8. Analiza cech dynamicznych przekładni dwukołowej 129

8.1. Analiza momentu napędowego przekładni 129
8.2. Model matematyczny przekładni nierównobieżnej 133

9. Analiza przekładni nierównobieżnej metodą elementów skończonych 158

9.1. Modelowanie przekładni nierównobieżnej 158
9.2. Modelowanie kontaktu 166
9.3. Symulacja pracy przekładni168

10. Badania eksploatacyjne przekładni cięgnowych o zmiennym przełożeniu 179

10.1. Badania i analiza rozkładu temperatury 179
10.1.1. Stanowisko badawcze i metodyka pomiarów 179
10.1.2. Badania przekładni nierównobieżnej 182
10.2. Zastosowanie metody wizyjnej w badaniach nierównobieżnych przekładni cięgnowych 185
10.2.1. Charakterystyka metod wizyjnych 185
10.2.2. Cel analizy sprzężenia pasa z nieokrągłymi kołami pasowymi 186
10.2.3. Stanowisko badawcze i przebieg pomiarów 186
10.2.4. Metodyka przetwarzania i analizy obrazu 187
10.2.5. Analiza obrazów małego koła pasowego 188
10.2.6. Analiza obrazów eliptycznego koła pasowego 191

11. Możliwości zastosowania przekładni cięgnowych z kołami nieokrągłymi 197

12. Podsumowanie 202

Literatura 209
Summary 221