ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН:
СИНТЕЗ ЗУБЧАТОГО И ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРОВ
Гордиенко Э.Л., Сотников А.Л., Кикалов В.С., Антыкуз О.В., Сидоров А.В.

В статье рассмотрен разработанный авторами программный продукт "Теория механизмов и машин: Синтез зубчатого и планетарного редукторов", который может использоваться для решения ряда задач при выполнении работ по курсу "Теория машин и механизмов": расчета геометрии прямозубого зацепления, подбора чисел зубьев планетарного редуктора, расчета законов движения толкателя кулачкового механизма, а также для быстрой проверки уже выполненных работ. Разработанный, прежде всего, как учебное пособие, продукт призван ознакомить студентов с разными видами стандартных технических решений и их сравнительными характеристиками, а также с особенностями и преимуществами использования систем автоматизированного проектирования (САПР). Предельная простота и доступность даже для неподготовленного пользователя - отличительная особенность группы продуктов "Теория механизмов и машин", что шаг за шагом приближают обучающихся к овладению такими могущественными средствами класса САПР, как Solіd Woks, APM и прочими.

Зубчатые передачи - важная составная часть большинства современных машин и приборов. Поэтому синтез зубчатой передачи, то есть правильный выбор выходных данных, которые удовлетворяли бы конкретным условиям работы передачи, геометрический расчет и проверка ее показателей являются одними из основных инженерных задач, выполнение которых сопровождается большим количеством ручной работы (работа со справочниками, математические вычисления и т.д.) и требуют значительных затрат времени. Представляемый ниже программный продукт "Теория механизмов и машин: Синтез зубчатого и планетарного редукторов" позволяет не только сократить время на проектирование зубчатой передачи, но при этом просчитать несколько вариантов и выбрать наиболее точно удовлетворяющий заданным требованиям (например, минимальные габариты, масса, стоимость и т.п.).

Данное приложение может использоваться как для решения ряда задач при выполнении курсового проекта по курсу "Теория машин и механизмов": расчета геометрии прямозубого зацепления, подбора чисел зубьев планетарного редуктора, расчета законов движения толкателя кулачкового механизма, так и для быстрой проверки уже выполненных работ. Разрабатываемое, прежде всего, как учебное пособие, приложение призвано ознакомить обучающихся с различными видами стандартных технических решений и их сравнительными характеристиками, а также с особенностями и преимуществами использования систем автоматизированного проектирования (САПР). Предельная простота и доступность даже для неподготовленного пользователя - отличительная черта группы продуктов "Теория механизмов и машин", которые шаг за шагом приближают обучаемого к овладению такими мощными средствами класса САПР, как Solid Woks, APM и другие.

Разработка приложения "Теория механизмов и машин: Синтез зубчатого и планетарного редукторов" велась с использованием персональных ЭВМ в среде визуального программирования Delphi 6.0.

Работа с программным продуктом "Теория механизмов и машин: Синтез зубчатого и планетарного редукторов" начинается с главного окна (рисунок 1), запускаемого двойным щелчком на соответствующем ярлыке или иконке tmm.exe. В левой части окна расположены элементы управления, с помощью которых осуществляется переход в один из режимов работы: расчет зацепления, подбор чисел зубьев, расчетов законов или помощь.

Рисунок 1 - Стартовое окно программы

Для выполнения расчета геометрии зацепления необходимо выбрать кнопку "Расчет зацепления", на экране появится диалоговое окно "Расчет геометрии зацепления" (рисунок 2). В данном окне необходимо ввести числа зубьев зубчатых колес и модуль зацепления. Расчет геометрии зацепления будет выполнен при нажатии кнопки "ОК" в данном диалоговом окне. После этого диалоговое окно закроется и на экране появится отчет "Результаты расчета параметров зацепления". Для отмены расчета необходимо нажать кнопку "Отмена".

Рисунок 2 - Диалоговое окно "Расчет геометрии зацепления"

Подбор чисел зубьев планетарного редуктора (однорядного, двухрядного или редуктора Давида) осуществляется переходом в соответствующий режим работы программы, нажатием кнопки "Подбор чисел зубьев". Появится диалоговое окно "Синтез планетарного редуктора" (рисунок 3). В левой части окна изображена текущая кинематическая схема редуктора. В правой части осуществляется выбор типа редуктора и ввода исходных данных. Расчет начинается нажатием кнопки "ОК", выход из режима - "Отмена". После начала расчета данное диалоговое окно автоматически закрывается и на экране появится диалоговое окно "Результаты подбора чисел зубьев" (рисунок 4). Данное диалоговое окно содержит в верхней части таблицу с вариантами чисел зубьев, под таблицей элемент управления - выбор варианта. И в нижней части окна стандартные кнопки "ОК" - подтверждение выбора варианта и "Отмена" выход из режима подбора чисел зубьев. После выбора одного из вариантов чисел зубьев колес редуктора будет выполнена проверка условия соседства, о чем пользователь будет проинформирован соответствующим сообщением. Если условие не выполняется, то необходимо выбрать другой вариант подбора чисел зубьев и так далее. Если условие выполняется, то данное диалоговое окно закрывается и на экран выводится отчет о подборе чисел зубьев планетарного редуктора. В отчете также приведены результаты аналитического расчета угловых скоростей зубчатых колес и водила.

Рисунок 3 - Диалоговое окно "Синтез планетарного редуктора"

Рисунок 4 - Диалоговое окно "Результаты подбора чисел зубьев"

Запуск программы для расчета законов движения толкателя кулачкового механизма осуществляется щелчком на кнопке "Расчет законов" в стартовом окне приложения. После этого всплывает соответствующие диалоговое окно "Расчет законов движения толкателя" (рисунок 5). В диалоговом окне изображены типовые диаграммы аналогов ускорения. В нижнем правом углу каждой диаграммы расположены взаимоисключающие переключатели, с помощью которых можно выбрать только один из типовых аналогов ускорения. В правом нижнем углу окна "Расчет законов движения толкателя" осуществляется ввод исходных данных: фазовых углов и величины перемещения или поворота толкателя соответственно в зависимости от совершаемого им движения (кулачковый механизм с поступательно движущимся или вращающимся толкателем). Дальнейшая работа данного режима аналогична работе в остальных режимах программы - после подтверждения правильности ввода данных на экран выводится отчет о результатах расчета законов движения толкателя.

Рисунок 5 - Диалоговое окно "Расчет законов движения толкателя"

В главном окне программы имеются дополнительные элементы управления - кнопки "Дальше >>" и "<< Назад" для работы с многостраничными отчетами. Также в программе предусмотрено масштабирование отчета. Для изменения масштаба необходимо щелчками левой кнопки мыши на тексте отчета добиться требуемого увеличения. Для вывода отчетов на печать служит кнопка "Печать", после нажатия на которую появляется стандартное диалоговое окно "Печать", где выбирается текущий принтер и указывается количество необходимых копий. Кнопка "Печать" становится доступной только после выполнения одного из расчетов либо открытия "Руководства пользователя" посредством щелчка на кнопке "Помощь".

Выводы

Сделаны выводы о необходимости использования и разработки программных продуктов класса САПР в процессе обучения будущих инженеров.
Разработано САПР-приложение "Теория механизмов и машин: Синтез зубчатого и планетарного редукторов", предназначенное для расчета геометрии прямозубого зацепления, подбора чисел зубьев планетарного редуктора и расчета законов движения толкателя кулачкового механизма.
Детально описаны основные принципы и правила работы с разработанным приложением, функции и задачи отдельных его компонентов и программы в целом.
Разработанное программное обеспечение можно применять при курсовом проектировании, выполнении лабораторных работ и других работ по таким дисциплинам, как "Теория механизмов и машин", "Детали машин", "Прикладная механика".

--------------------------------------------------------------------------------

Теория механизмов и машин: синтез зубчатого и планетарного редукторов / Гордиенко Э.Л., Сотников А.Л., Кикалов В.С., Антыкуз О.В., Сидоров А.В. // Машиноведение и детали машин / Материалы 5-ой региональной научно-методической конференции. - Донецк: ДонНТУ, 2003. - 124 с. – С. 31-35.