В качестве механизма передачи планетарные зубчатые передачи широко используются в различных инженерных приложениях, таких как редукторы, краны, планетарные редукторы и т. д. В планетарных редукторах они во многих случаях могут заменить механизм передачи с неподвижной осью. Поскольку процесс передачи зубчатых передач представляет собой линейный контакт, длительное зацепление может привести к поломке зубчатых передач, поэтому необходимо моделировать их прочность. Ли Хунли и др. использовали метод автоматического зацепления для создания зацепления планетарной зубчатой ​​передачи и получили, что крутящий момент и максимальное напряжение являются линейными. Ван Яньцзюнь и др. также создали зацепление планетарной зубчатой ​​передачи с помощью метода автоматической генерации и провели статическое и модальное моделирование планетарной зубчатой ​​передачи. В данной работе для разделения сетки в основном используются тетраэдрические и гексаэдрические элементы, а окончательные результаты анализируются для проверки соответствия условиям прочности.

1. Создание модели и анализ результатов.

Трехмерное моделирование планетарной передачи

Планетарная передачаВ основном она состоит из кольцевой шестерни, солнечной шестерни и планетарной шестерни. Основные параметры, выбранные в данной работе, следующие: количество зубьев внутреннего кольцевого зуба — 66, количество зубьев солнечной шестерни — 36, количество зубьев планетарной шестерни — 15, внешний диаметр внутреннего кольцевого зуба — 150 мм, модуль — 2 мм, угол зацепления — 20°, ширина зуба — 20 мм, коэффициент высоты головки зуба — 1, коэффициент зазора — 0,25, и имеется три планетарные шестерни.

Статический имитационный анализ планетарной передачи

Определение свойств материала: импортируйте трехмерную модель планетарной зубчатой ​​передачи, созданную в программном обеспечении UG, в ANSYS и задайте параметры материала, как показано в таблице 1 ниже:

Создание сетки: конечно-элементная сетка состоит из тетраэдров и гексаэдров, базовый размер элемента составляет 5 мм. Посколькупланетарная передачаСолнечная шестерня и внутреннее зубчатое кольцо находятся в контакте и зацеплении, сетка контактирующей и зацепляющейся частей уплотнена, размер ячейки составляет 2 мм. Сначала используются тетраэдрические сетки, как показано на рисунке 1. Всего сгенерировано 105906 элементов и 177893 узла. Затем используется гексаэдрическая сетка, как показано на рисунке 2, всего сгенерировано 26957 ячеек и 140560 узлов.

Условия приложения нагрузки и граничные условия: в соответствии с рабочими характеристиками планетарного редуктора, солнечная шестерня является ведущей шестерней, планетарная шестерня — ведомой, а конечный выходной сигнал передается через планетарный носитель. Зафиксируйте внутреннее зубчатое кольцо в ANSYS и приложите к солнечной шестерне крутящий момент 500 Н·м, как показано на рисунке 3.

Постобработка и анализ результатов: Ниже приведены эпюры перемещений и эквивалентных напряжений статического анализа, полученные при двух вариантах разбиения сетки, и проведен сравнительный анализ. Из эпюр перемещений для двух типов сеток установлено, что максимальное перемещение происходит в месте, где солнечная шестерня не зацепляется с планетарной шестерней, а максимальное напряжение возникает в основании зацепления шестерен. Максимальное напряжение для тетраэдрической сетки составляет 378 МПа, а для гексаэдрической — 412 МПа. Поскольку предел текучести материала составляет 785 МПа, а коэффициент запаса прочности равен 1,5, допустимое напряжение составляет 523 МПа. Максимальное напряжение в обоих случаях меньше допустимого напряжения, и оба удовлетворяют условиям прочности.

2. Заключение

С помощью конечно-элементного моделирования планетарной передачи получены эпюра деформаций смещения и эпюра эквивалентных напряжений системы передач, из которых извлечены максимальные и минимальные значения и их распределение.планетарная передачаМодель можно найти. Место максимального эквивалентного напряжения также является местом, где зубья шестерни с наибольшей вероятностью могут выйти из строя, поэтому при проектировании или изготовлении следует уделять ему особое внимание. Благодаря анализу всей системы планетарной передачи удается преодолеть ошибку, возникающую при анализе только одного зуба шестерни.