Details

Данная магистерская диссертация посвящена оптимизации распределения передаточных чисел в комбинированной трансмиссии водяного поршневого насоса, включающей планетарный редуктор и одноступенчатую зубчатую передачу с неподвижными осями. Цель работы – определение соотношения передаточных чисел между ступенями, обеспечивающего равнопрочность наиболее нагруженных зубчатых колёс и рациональное использование материала, на основе анализа контактных и изгибных напряжений. В работе проведён обзор конструкций и условий эксплуатации планетарных редукторов, выявлены основные факторы, влияющие на работоспособность зубчатых передач. С использованием методов математического моделирования построены зависимости контактных и изгибных напряжений от передаточного числа планетарной ступени. На основе анализа полученных кривых определён оптимальный режим, при котором напряжения в ключевых зубчатых колёсах выравниваются. Выполнен подбор чисел зубьев и геометрических параметров для обеих ступеней. С помощью конечно-элементного моделирования проведена проверка прочности наиболее нагруженной зубчатой пары. Результаты моделирования подтвердили, что максимальные напряжения не превышают допускаемых значений для выбранного материала, а коэффициенты запаса прочности удовлетворяют инженерным требованиям. Практическая значимость работы заключается в том, что предложенные подход и полученные параметры могут быть использованы при проектировании трансмиссий водяных насосов, обеспечивая повышение их надёжности, ресурса и снижение металлоёмкости. Результаты также могут применяться в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании по машиностроительным направлениям.

This masters thesis is devoted to optimizing the distribution of gear ratios in a combined transmission of a reciprocating water pump, consisting of a planetary gearbox and a single-stage fixed-shaft gear train. The aim is to determine, based on the analysis of contact and bending stresses, such a ratio between the stages that ensures equal strength of the most heavily loaded gears and rational use of material. The work reviews the designs and operating conditions of planetary gearboxes, identifying the main factors affecting gear performance. Using mathematical modeling methods, the dependences of contact and bending stresses on the gear ratio of the planetary stage are constructed. Based on the analysis of the obtained curves, an optimal mode is determined at which the stresses in the key gears are equalized. The selection of tooth numbers and geometric parameters for both stages is performed. Strength verification of the most loaded gear pair is carried out using finite element modeling. The modeling results confirm that the maximum stresses do not exceed the permissible values for the selected material, and the safety factors satisfy engineering requirements. The practical significance of the work lies in the fact that the proposed approach and the obtained parameters can be used in the design of water pump transmissions, improving their reliability, service life and reducing material consumption. The results can also be used in the educational process for course and diploma design in mechanical engineering.