Як передавальний механізм, планетарний редуктор широко використовується в різних інженерних практиках, таких як редуктор, кран, планетарний редуктор тощо. У багатьох випадках планетарний редуктор може замінити передавальний механізм зубчастої передачі з нерухомою осью. Оскільки процес передачі зубчастої передачі є лінійним контактом, тривале зачеплення призведе до руйнування шестерні, тому необхідно моделювати її міцність. Лі Хунлі та ін. використали метод автоматичного зачеплення для зачеплення планетарної передачі та отримали, що крутний момент та максимальне напруження є лінійними. Ван Яньцзюнь та ін. також зачепили планетарну передачу за допомогою методу автоматичної генерації та змоделювали статичне та модальне моделювання планетарної передачі. У цій статті для поділу сітки в основному використовуються елементи тетраедра та гексаедра, а кінцеві результати аналізуються, щоб перевірити, чи виконуються умови міцності.

1. Створення моделі та аналіз результатів

Тривимірне моделювання планетарної передачі

Планетарна передачав основному складається з коронної шестерні, сонячної шестерні та планетарної шестерні. Основні параметри, вибрані в цій статті: кількість зубів внутрішнього зубчастого вінця - 66, кількість зубів сонячної шестерні - 36, кількість зубів планетарної шестерні - 15, зовнішній діаметр внутрішнього зубчастого вінця - 150 мм, модуль пружності - 2 мм, кут тиску - 20°, ширина зуба - 20 мм, коефіцієнт висоти адденду - 1, коефіцієнт люфту - 0,25, а також є три планетарні шестерні.

Статичний симуляційний аналіз планетарної передачі

Визначте властивості матеріалу: імпортуйте тривимірну систему планетарної передачі, намальовану в програмному забезпеченні UG, в ANSYS та встановіть параметри матеріалу, як показано в таблиці 1 нижче:

Сітка: Сітка скінченних елементів поділена на тетраедр та гексаедр, а основний розмір елемента становить 5 мм. Оскількипланетарна передача, сонячна шестерня та внутрішній зубчастий вінець контактують та зчіплюються, сітка контактуючих та зчіплюваних частин ущільнюється, а розмір становить 2 мм. Спочатку використовуються тетраедричні сітки, як показано на рисунку 1. Всього генерується 105906 елементів та 177893 вузлів. Потім приймається гексаедрична сітка, як показано на рисунку 2, і всього генерується 26957 комірок та 140560 вузлів.

Прикладання навантаження та граничні умови: відповідно до робочих характеристик планетарної передачі в редукторі, сонячна шестерня є ведучою шестернею, планетарна шестерня - веденою, а кінцевий вихід здійснюється через водило планетарної передачі. Закріпіть внутрішній зубчастий кільце в ANSYS та прикладіть крутний момент 500 Н·м до сонячної шестерні, як показано на рисунку 3.

Післяобробка та аналіз результатів: Нижче наведено нефограму переміщень та нефограму еквівалентних напружень, отриманих за допомогою статичного аналізу з двох поділів сітки, а також проведено порівняльний аналіз. З нефограми переміщень двох типів сіток видно, що максимальне зміщення відбувається в положенні, де сонячна шестерня не входить в зачеплення з планетарною шестернею, а максимальне напруження виникає в корені зачеплення шестерні. Максимальне напруження тетраедричної сітки становить 378 МПа, а максимальне напруження гексаедричної сітки – 412 МПа. Оскільки межа текучості матеріалу становить 785 МПа, а коефіцієнт запасу міцності – 1,5, допустиме напруження становить 523 МПа. Максимальне напруження обох результатів менше за допустиме напруження, і обидва відповідають умовам міцності.

2. Висновок

За допомогою моделювання методом скінченних елементів планетарної передачі отримано нефограму деформації зміщення та нефограму еквівалентних напружень зубчастої системи, з яких визначено максимальні та мінімальні дані та їх розподіл упланетарна передачаможна знайти модель. Місцезнаходження максимального еквівалентного напруження також є місцем, де зубці шестерні найімовірніше руйнуються, тому йому слід приділяти особливу увагу під час проектування або виготовлення. Завдяки аналізу всієї системи планетарної передачі долається похибка, спричинена аналізом лише одного зубця шестерні.