Способ определения профиля галтелей деталей машин Советский патент 1981 года по МПК F16C3/04 

Изобретение относится к машиноCTpoeifflro и может быть осуществлено в деталях, имеющих галтели,в коленча тых и ступенчатых валах, в шлицевых и резьбовых соединениях, в зубчатых колесах По основному авт.св. № 696195 известен способ определения профиля га телей деталей машин на основе исслед вания распределения напряжений в исходной галтели заданного профиля радиуса кривизны (Ч )Яу,(Ц;прИ статических нагружениях деталей отдельными простейшими видами нагрузок в пределах упругости материала,так чтобы соответствующие номинальные напряжения были пропорциональны их амплитудным значениям в условиях работы деталей на опасном расчетном режиме, приведенном к симметричным циклам, в результате чего находят для исходной галтели заданного профи ля радиуса кривиз.ны Pjj pu(4)fu,2(4) функцию бэЛч; l--i(i-,и параметры, входяпще в выражение коэффициента f ) f - ЭКОНОМ вычисляют согласно выражению значения f; для трех галтелей подобных профилей радиусов кpивиз. J- 1.2,3, причем uV- 44 U. принимая козффициенты концентрации напряжения соответственно радиусам кривизны галтелей в точках с максимальными эквивалентными напряа;ения№1, и выражают переменный радиус кривизны 3 предлагаемого профиля галтелей уравнением( где f - угол между нормаля1«1 к профильной линии галтели в начальной и текущей точках; ) эквивалент ные напряжения в точках с углами Ч .опасной проф гльной линии галтели; 9k макс максимальное значение . ЭКНОм эквивалентное номинальное напряжение с учетом общей неравномерности напряжений для точки галтели с б - зна чения радиусов р у; про4илей галтелей в точках с максимальными экяивалент, ны№1 напряжениями(5д1)1 ; . .Коэффициенты 32- , Я. и С определяют по соот ветствующим формулам, а коэффициент С - из условия, что предлагаемый профиль галтели сохраняет точку совмещения с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей детали.и нор,маль к профилю галтели в этой точке как и для исходной галтели заданного профиля, и касается второй сопрягаемой поверхности детали 1. Недостатком данного способа явля ется то 5что он при определении пред гаемого профиля галтели учитывает распределение напряжений лишь на опасной профильной линии исходной галтели, где эквивалентные напряже я эк.) достигают максимального значения(ёд1)цдк. Между тем распределение эквивалентных напряжений на поверхности галтелей деталей может быть таким, например для некоторых типов коленчатых валов, что эквива-: лентные напряжения в точках опасной профильной линии галтели вне област где достигается(эд макс оказываются меньше, чем в точках других профиль ных линий галтели с одинаковыми зна чениями угла Ч и определяемый согласно известному способу профиль галтели не будет оптимальным. Цель изобретения -; определение оптимального про(|яля галтелей деталей машин. Это достигается тем, что в спосо бе определения профиля галтелей де талей машин по авт.св. № 696195 исследования распределения напряжени выполняют iio профильным линиям поверхности исходно1| галтели, на-кото рых эквивалентные напряжения достигают относительных максимумов соотв 14 ствено значениям угла Ч , по результатам исследований строят эпюры соответствующих эквивалентных напряжений путем совмещения различных профильных линий 6 точках с одинаковыми значениями угла , и принимают в выражениях для функции 1-(4) и коэффициента огибающую этих эпюр в качестве графика эквивалентных на-, пряжений 6g| (.4) на некоторой условной опасной профильной линии галтели-. На фиг.1 показан элемент коленчатогр вала с галтелями сопряжения шеек и щек; на фиг.2 - эпюры соответствующих эквивалентШ)1Х напряжений на нескольких, характеризуемых углом , условно совмещенных профильньпс линиях поверхности галтели шатунной шейки коленчатого зала,и огибающая этих эпюр, используемая в качестве графика эквивалентных напряжений 9К условной опасной профиль- . ной линии галтели, причем - угол между плоскостью кривошипа коленчатого вала и продольной осевой плоскостью вала, проходящей через соотгветствуюш;ую профильную линию галтели. На фиг.I и 2 показаны шатунная шейка 1, круговая галтель 2 радиуса,а щека 3, эпюры 4,5 и 6 эквивалентных напряжений на профильных линиях галтели с углами J 0°, 15 и f 25°; огибающая эпюр 7, х,у - система координатных осей для определения предлагаемого профиля галтели. Координаты точек профиля галтели, описываемого произвольно заданным числом п дуг. окружностей в координатной системе,, имеющей начало в точке касания профилей галтелей с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей детали, определяются как результат пропорционального изменения координат точек подобного профиля, для которого точки сопряжения дуг окружности располагаются на нормалях к профилю исходнЬй галтели, разделенному на И частей, при постоянной величине отношения соответствующих максимального и минимального радиусов кривизны предлагаемого профиля галтели на участках разделения Д Ч;, f;, - . , где 1 1,2, ..., И , а радиусы кривизны дуг окруж.ностей принимаются пропорциэналыщми соответствующим средним значениям радиусов кривизны предлагаемого профиля галтели таким образом, чтобы описываемый профиль галтели ка сался второй сопрягаемой поверхности детали. Пример реализации способа для детали с исходной круговой галтелью радиуса Ру а и прямолинейным профи лем второй сопрягаемой поверхности детали. По результатам исследования распределения напряжений в детали с исходной галтелью строят огибакяцую эшор эквивалентных напряжений на различных профильных линиях поверхности галтели, условно совмещенных между собой в точках с одинаковыми значениями угла V ,и, принимая ее в качестве графика эквивалентных напряжений УЭК - определяют функцию J, 1( , а также значения fJ (J : 1,2,3) коэффициента f , соответствующие галтелям радиусов кривиз biPu-i -fua и Fua Функцию в Ч С Ч ) задают таблицей для углов Ч Чд , HanpHMept/,t.4 W , Л) 0,1,2,... п Далее для углов Ч 4x1/ вычисляют функ цию .((, пропорциональную радиусам кривизныр предлагаемого профиля галтели, и интерполируют ее в виде многочлена РИЧ(Ч ) степени m (например, m 4, или m 5, или m 6) с помощью фор мулы Лаг ранжа так, чтобы интерполяци онныймногочлен принимал в узлах интерполяции Ч о 0; Ч, Ч,, „. те же значения, что и функции ъс , при .других значениях Ч Ч) отличался ofSJ -возможно меньше. При заданном числе Y дуг окружностей, которыми должен быть описан профиль галтели, значения Р , i 0,1,2,...п многочлена Р (4 в точках на границах разделения исходного профиля галтели находят по формулам, ПРИ ..-, р(3..,...,1, W f

F

а (,-,)-(.)-С | -{005Ч..,-С05Ч.) Рп 8

Mfl.c 4 - наибольшее из (Значений fl- целое неотрицательное число J удовлетворяющее неравентвам . .gpj pMdKO.) Кр пм«кс,г p(0)p(n) MclKC mm j и P - значения интерполяционноо многочлена P , (ЧГ , соответствуюие углам Ок - максимальное значемако т ие многочпена ) Данные,, определяющие oпиcывae я Iй рофиль галтели, следунище:. относительные радиусы кривизны«Оуг окружностей .p,,U1,a,...n; Ьтносительные координаты точек , сочленения дуг окружностей азного радиуса в системе координат ,у на фиг.2 F-||;:l r i-. F-s|i-t SVl-°« 1- J . /1$К6У 1Ч 1Д,...П , относнтельньш координаты центров г окружностей , , К с1 о ,l,...n, p/ ni ii... Jii:M -ii4r4r i-,.l,-.., n, U4. „Wd.где Ч/( - значения угл Ч , соответствующий значениям Pj многочлена ц Ч+С|ГС5Ч П, SР .п1 x(cosV,..,c-tqc4J n V ки,а,. г l.rn(4-- (, Р п . Рп/: t MdKcl Предлагаемый способ позволяет юпределить оптимальный профиль гал:тели при произвольном распределвнии эквивалентных напряжений на поверхности исходной галтели и приближенн описать его наилучшим образом, прои вольно заданным числом п дуг окру ностей.За счет этого достигается повышение прочности деталей, что должно дать большой экономический эффект за счет увеличения их долго вечности, что в конечном итоге при водит к экономии металла. Формула изобретения Способ определения профиля гал лей деталей машин по авт.св. № 696195, отличающийся тем, что, с целью определения оптимального профиля галтелей деталей, исследования распределения напряжег НИИ выполняют по профильным линиям поверхности исходной галтели, на эквивалентные напряжения достигают относительных максимумов соответственно значениям угла Ц , по результатам исследований строят эпюры соответствующих эквивалентных напряжений путем совмещения различных профильных линий в точках с одинаковыми значениями угла i-f , и принимает в выражениях дпя функции Ч() . и коэффициента f огибающую этих эпюр в качестве графика эквивалентных напряжений ((Ч на условной опасной профильной линии галтели, где Ч - угол между нормалями к профильной линии галтели в начальной и текущей точках; (J ,v °ЗК/Иагл . )a.c. (эк) Мйкс максимально значение (4); эквивалентное номиналь 9К НОМ ное напряжение с учетом общей неравномерности напряжений для точки галтели с(,э9к)макс O...(tf) - эквивалеитные напряжения в точках с углами f опасной профильной линии галтели . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 696195, кл. F 16 С 3/04, 1977.

ffJB.i