В качестве передаточного механизма планетарная передача широко используется в различных инженерных практиках, таких как редуктор, кран, планетарный редуктор и т. д. Для планетарного редуктора она может заменить передаточный механизм зубчатой ​​передачи с фиксированной осью во многих случаях. Поскольку процесс зубчатой ​​передачи представляет собой линейный контакт, длительное зацепление приведет к отказу шестерни, поэтому необходимо моделировать ее прочность. Ли Хунли и др. использовали метод автоматического зацепления для зацепления планетарной передачи и получили, что крутящий момент и максимальное напряжение являются линейными. Ван Яньцзюнь и др. также зацепили планетарную передачу с помощью метода автоматической генерации и смоделировали статику и модальное моделирование планетарной передачи. В этой статье элементы тетраэдра и гексаэдра в основном используются для разделения сетки, а окончательные результаты анализируются, чтобы увидеть, выполняются ли условия прочности.

1. Создание модели и анализ результатов.

Трехмерное моделирование планетарной передачи

Планетарная передачав основном состоит из коронной шестерни, солнечной шестерни и планетарной передачи. Основные параметры, выбранные в этой статье: количество зубьев внутреннего зубчатого венца - 66, количество зубьев солнечной шестерни - 36, количество зубьев планетарной передачи - 15, наружный диаметр внутреннего зубчатого венца - 150 мм, модуль - 2 мм, угол давления - 20 °, ширина зуба - 20 мм, коэффициент высоты надставки - 1, коэффициент люфта - 0,25, и имеется три планетарных передачи.

Статический анализ моделирования планетарной передачи

Определите свойства материала: импортируйте трехмерную планетарную зубчатую передачу, нарисованную в программном обеспечении UG, в ANSYS и задайте параметры материала, как показано в таблице 1 ниже:

Сетка: Сетка конечных элементов делится на тетраэдр и гексаэдр, а базовый размер элемента составляет 5 мм. Посколькупланетарная передача, солнечная шестерня и внутреннее зубчатое кольцо находятся в контакте и зацеплении, сетка контактных и зацепляющих частей уплотнена, а размер составляет 2 мм. Сначала используются тетраэдральные сетки, как показано на рисунке 1. Всего генерируется 105906 элементов и 177893 узла. Затем принимается гексаэдральная сетка, как показано на рисунке 2, и всего генерируется 26957 ячеек и 140560 узлов.

Приложение нагрузки и граничные условия: согласно рабочим характеристикам планетарной передачи в редукторе, солнечная шестерня является ведущей шестерней, планетарная шестерня является ведомой шестерней, а конечный выход осуществляется через водило планетарной передачи. Зафиксируйте внутреннее зубчатое кольцо в ANSYS и приложите крутящий момент 500 Н · м к солнечной шестерне, как показано на рисунке 3.

Постобработка и анализ результатов: Ниже приведены нефограмма смещения и нефограмма эквивалентного напряжения статического анализа, полученные из двух сеточных делений, и проведен сравнительный анализ. Из нефограммы смещения двух видов сеток обнаружено, что максимальное смещение происходит в положении, где солнечная шестерня не входит в зацепление с планетарной шестерней, а максимальное напряжение происходит в корне зацепления шестерни. Максимальное напряжение тетраэдрической сетки составляет 378 МПа, а максимальное напряжение гексаэдрической сетки составляет 412 МПа. Поскольку предел текучести материала составляет 785 МПа, а коэффициент безопасности равен 1,5, допустимое напряжение составляет 523 МПа. Максимальное напряжение обоих результатов меньше допустимого напряжения, и оба соответствуют условиям прочности.

2. Заключение

С помощью конечно-элементного моделирования планетарной передачи получены нефограмма деформации смещения и нефограмма эквивалентного напряжения зубчатой ​​системы, из которых получены максимальные и минимальные данные и их распределение впланетарная передачамодель может быть найдена. Местоположение максимального эквивалентного напряжения также является местом, где зубья шестерни с наибольшей вероятностью выйдут из строя, поэтому особое внимание следует уделять этому при проектировании или изготовлении. Благодаря анализу всей системы планетарной передачи, ошибка, вызванная анализом только одного зуба шестерни, преодолевается.