ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МЕХАНІЧНИХ ПЕРЕДАЧ З МЕТОЮ СТАБІЛІЗАЦІЇ КІНЕМАТИЧНИХ ТА ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАШИННОГО АГРЕГАТУ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(53)2025.342448Ключові слова:
механічна передача, шестерня, колесо, маса, маховий момент, момент інерціїАнотація
Синтез конструктивних елементів обертальних вузлів циліндричних редукторів на основі оптимізації їх характеристик являється складною багатокритеріальною інженерною задачею, так як кількість невідомих величин набагато більше ніж рівнянь зв’язку, що обумовлює додаткову затрату часу та ресурсів для їх оптимізацію в залежності від поставленої задачі. Тому, задача оптимізації параметрів механічних передач з метою стабілізації кінематичних та динамічних характеристик машинного агрегату на етапі попереднього проєктування являється актуальною.
Аналіз методів проектування конструктивних елементів циліндричних редукторів показав, що задачу оптимізації параметрів механічних передач з метою стабілізації кінематичних та динамічних характеристик машинного агрегату більш оптимально розв’язувати використовуючи динамічну модель побудовану на основі принципу зведення сил та мас.
Метою роботи є розробка методики визначення геометричних параметрів зубчастих коліс циліндричних редукторів з використанням махової маси, яка необхідна для стабілізації кінематичних та динамічних характеристик виконавчого органу машини.
У роботі розглянуто тільки задачу визначення геометричних параметрів зубчастих коліс через маховий момент маховика, так як габаритні розміри шестерні та колеса значно перевищують габаритні розміри валів на яких вони розташовуються. Відповідно, зубчасті колеса механічної передачі можуть виконувати роль маховика який необхідний для стабілізації кінематичних та динамічних параметрів машинного агрегату. Використовуючи даний підхід було теоретично виведено рівняння визначення ділильного діаметру шестерні по величині махового моменту розрахованого на базі динамічної моделі головного валу виконавчого органу машини, що забезпечує розробку інноваційного підходу до проєктування циліндричних редукторів.
На підставі теоретичних досліджень пропонується нова методика проектування механічних передач, яка полягає у визначені геометричних параметрів зубчастих коліс з допомогою махової маси, розрахованої на базі динамічної моделі виконавчого органу машини, що усуває необхідність встановлення маховика в схемі приводу, і відповідно зменшує габаритні розміри та вагу машинного агрегату в цілому.
Посилання
Pengyuan, Q., Ning, Z., Yanjun, P., Yanhu, L. (2023). Analysis of tooth contact for cylindrical gear with high-order topological modification and misalignment. Journal of vibroengineering. 25. 189–208. [in English]. https://doi.org/10.21595/jve.2022.22753
Sánchez, M., Pleguezuelos, M., Pedrero, J. (2019). Influence of profile modifications on mesh-ing stiffness, load sharing, and trasnsmission error of involute spur gears. Mechanism and Ma-chine Theory. 139. 506–525. [in English]. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2019.05.014
Romaniuk, O., Chasov, D., Romaniuk, Ya., Sasov, O., Beihul, V. (2025) Optimization of Rotat-ing Assembly Masses in Mechanical Transmissions of Machine Units. Naukovo-praktichnii zhurnal «Nauka ta іnnovatsії» NAN Ukraїni. 2(2025). 93–100. [in English]. https://doi.org/10.15407/scine21.02.093
Lin, T., & He, Z. (2017). Analytical method for coupled transmission error of helical gear sys-tem with machining errors, assembly errors and tooth modifications. Mechanical Systems and Signal Processing. 91. 167–182. [in English]. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.01.005
Romaniuk, O.D. (2019). Development of rotary units mechanical transmission mathematical model. Matematychne modeljuvannja, (2(41)), 53–61. [in English]. https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(41)2019.185045
Romaniuk, O.D. (2020). Optimіzatsіya mas valіv і pіdshipnikіv mekhanіchnoї peredachі [Opti-mization of masses of shafts and bearings of mechanical transfer]. Matematychne modeljuvann-ja, (1(42)), 41–47. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(42)2020.206940
Fajraoui, A., & Kamel, M. (2016) Method for Selecting the Optimal Solution for the Design of the Gear Train. Journal of Mechanics Engineering and Automation. 6. 260–264. [in English].
Karadere, G., & Yilmaz, I. (2018) Investigation of the Effects of Profile Shift in Helical Gear Mechanisms with Analytical and Numerical Methods. World Journal of Mechanics. 8. 200–209. [in English]. https://doi.org/10.4236/wjm.2018.85015
Romaniuk, O.D. (2016). Optymizacija mas zubchastykh kolis mekhanichnoji peredachi na etapi poperednjogho proektuvannja [Optimization of the masses of gears mechanical transmission dur-ing the preliminary design]. Matematychne modeljuvannja, (2(35)), 35–38. [in Ukrainian]
Romaniuk, O.D. (2018). Osnovni pidkhody optymizaciji mas zubchastykh kolis mekhanichnoji peredachi [Basic approaches to mass optimization of toothed wheels of mechanical transmis-sion]. Matematychne modeljuvannja, (1(38)), 118–123. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(38)2018.129038
Romaniuk, O.D., & Telіpko, L.P. (2020). Zaghaljni metody optymizaciji kinematychnykh ta dynamichnykh parametriv mashynnogho aghreghatu [General methods of optimization of kine-matic and dynamic parameters of the machine unit]. Zbirnyk naukovykh pracj Dniprovsjkogho derzhavnogho tekhnichnogho universytetu (tekhnichni nauky), (2(37)), 17–21. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31319/2519-2884.37.2020.4
Romaniuk, O.D., & Telіpko, L.P. (2019). Optymizacija peredatochnoji funkciji mekhanichnoji peredachi z metoju pidvyshhennja tochnosti roboty mashynnogho aghreghatu [Optimization of the transmission function of the mechanical transmission in order to improve the accuracy of the machine unit]. Zbirnyk naukovykh pracj Dniprovsjkogho derzhavnogho tekhnichnogho univer-sytetu (tekhnichni nauky), (1(34)), 34–38. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31319/2519-2884.34.2019.6
Pengyuan Q., Ning Z., Yanjun P., Yanhu L. Analysis of tooth contact for cylindrical gear with high-order topological modification and misalignment. Journal of vibroengineering. 2023. Vol. 25. pp. 189–208. [in English]. https://doi.org/10.21595/jve.2022.22753
Sánchez M., Pleguezuelos M., Pedrero J. Influence of profile modifications on meshing stiffness, load sharing, and trasnsmission error of involute spur gears. Mechanism and Machine Theory. 2019. Vol. 139. pp. 506–525. [in English]. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2019.05.014
Romaniuk O., Chasov D., Romaniuk Ya., Sasov O., Beihul V. Optimization of Rotating Assem-bly Masses in Mechanical Transmissions of Machine Units. Науково-практичний журнал «На-ука та інновації» НАН України. 2025. Т. 2, №2(2025) С. 93–100. https://doi.org/10.15407/scine21.02.093
Lin T., & He Z. Analytical method for coupled transmission error of helical gear system with ma-chining errors, assembly errors and tooth modifications. Mechanical Systems and Signal Pro-cessing. 2017. Vol. 91. pp. 167–182. [in English]. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.01.005
Romaniuk O.D. Mathematical models development of the mechanical transmission units. Мате-матичне моделювання. 2019. №2(41). С. 53–61. https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(41)2019.185045
Романюк О.Д. Оптимізація мас валів і підшипників механічної передачі. Математичне мо-делювання. 2020. №1(42). С. 41–47. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(42)2020.206940
Fajraoui A., & Kamel M. Method for Selecting the Optimal Solution for the Design of the Gear Train. Journal of Mechanics Engineering and Automation. 2016. Vol. 6. pp. 260–264. [in English].
Karadere G., & Yilmaz I. Investigation of the Effects of Profile Shift in Helical Gear Mechanisms with Analytical and Numerical Methods. World Journal of Mechanics. 2018. Vol. 8. pp. 200–209. [in English]. https://doi.org/10.4236/wjm.2018.85015
Романюк О.Д. Оптимізація мас зубчастих коліс механічної передачі на етапі попереднього проектування. Математичне моделювання. 2016. №2(35). С. 35–38.
Романюк О.Д. Основні підходи оптимізації мас зубчастих коліс механічної передачі. Ма-тематичне моделювання. 2018. №1(38). С. 118–123. https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(38)2018.129038
Романюк О.Д., Теліпко Л.П. Загальні методи оптимізації кінематичних та динамічних па-раметрів машинного агрегату. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки). 2020. №2(37) С.17–21. https://doi.org/10.31319/2519-2884.37.2020.4
Романюк О.Д., Теліпко Л.П. Оптимізація передаточної функції механічної передачі з ме-тою підвищення точності роботи машинного агрегату. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки). 2019. №34. т. 1. С. 34–38. https://doi.org/10.31319/2519-2884.34.2019.6
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
