Ως μηχανισμός μετάδοσης, ο πλανητικός οδοντωτός τροχός χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες μηχανικές πρακτικές, όπως μειωτήρες γραναζιών, γερανοί, πλανητικοί μειωτήρες γραναζιών κ.λπ. Για τους πλανητικούς μειωτήρες γραναζιών, μπορεί να αντικαταστήσει τον μηχανισμό μετάδοσης του συστήματος γραναζιών σταθερού άξονα σε πολλές περιπτώσεις. Επειδή η διαδικασία μετάδοσης των γραναζιών γίνεται με επαφή γραμμής, η μακροχρόνια εμπλοκή θα προκαλέσει αστοχία του γραναζιού, επομένως είναι απαραίτητο να προσομοιωθεί η αντοχή του. Οι Li Hongli et al. χρησιμοποίησαν τη μέθοδο αυτόματης εμπλοκής για να εμπλακούν τον πλανητικό οδοντωτό τροχό και διαπίστωσαν ότι η ροπή και η μέγιστη τάση είναι γραμμικές. Οι Wang Yanjun et al. επίσης συνέδεσαν τον πλανητικό οδοντωτό τροχό μέσω της μεθόδου αυτόματης δημιουργίας και προσομοίωσαν τη στατική και την τροπική προσομοίωση του πλανητικού γραναζιού. Σε αυτή την εργασία, τα στοιχεία τετραέδρου και εξαέδρου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη διαίρεση του πλέγματος και τα τελικά αποτελέσματα αναλύονται για να διαπιστωθεί εάν πληρούνται οι συνθήκες αντοχής.

1, Δημιουργία μοντέλου και ανάλυση αποτελεσμάτων

Τρισδιάστατη μοντελοποίηση πλανητικού γραναζιού

Πλανητικός οδοντωτός τροχόςΑποτελείται κυρίως από δακτυλιοειδή γρανάζι, ηλιακό γρανάζι και πλανητικό γρανάζι. Οι κύριες παράμετροι που επιλέχθηκαν σε αυτή την εργασία είναι: ο αριθμός των δοντιών του εσωτερικού δακτυλίου γραναζιού είναι 66, ο αριθμός των δοντιών του ηλιακού γραναζιού είναι 36, ο αριθμός των δοντιών του πλανητικού γραναζιού είναι 15, η εξωτερική διάμετρος του εσωτερικού δακτυλίου γραναζιού είναι 150 mm, το μέτρο ελαστικότητας είναι 2 mm, η γωνία πίεσης είναι 20 °, το πλάτος του δοντιού είναι 20 mm, ο συντελεστής ύψους του πρόσθετου είναι 1, ο συντελεστής οπισθοδρόμησης είναι 0,25 και υπάρχουν τρία πλανητικά γρανάζια.

Στατική ανάλυση προσομοίωσης πλανητικού γραναζιού

Ορισμός ιδιοτήτων υλικού: εισαγωγή του τρισδιάστατου πλανητικού συστήματος γραναζιών που σχεδιάστηκε στο λογισμικό UG στο ANSYS και ορισμός των παραμέτρων υλικού, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1 παρακάτω:

Πλέγμα: Το πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων διαιρείται με τετράεδρο και εξάεδρο, και το βασικό μέγεθος του στοιχείου είναι 5 mm. Δεδομένου ότι τοπλανητικό γρανάζι, ο ηλιακός οδοντωτός τροχός και ο εσωτερικός δακτύλιος γραναζιού βρίσκονται σε επαφή και πλεγματώνουν, το πλέγμα των μερών επαφής και πλέγματος πυκνώνεται και το μέγεθος είναι 2 mm. Αρχικά, χρησιμοποιούνται τετραεδρικά πλέγματα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Δημιουργούνται συνολικά 105906 στοιχεία και 177893 κόμβοι. Στη συνέχεια, υιοθετείται το εξαεδρικό πλέγμα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, και δημιουργούνται συνολικά 26957 κελιά και 140560 κόμβοι.

Εφαρμογή φορτίου και οριακές συνθήκες: σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του πλανητικού γραναζιού στον μειωτήρα, το ηλιακό γρανάζι είναι το κινητήριο γρανάζι, το πλανητικό γρανάζι είναι το κινούμενο γρανάζι και η τελική έξοδος είναι μέσω του πλανητικού φορέα. Στερεώστε τον εσωτερικό δακτύλιο γραναζιού στο ANSYS και εφαρμόστε ροπή 500N · m στο ηλιακό γρανάζι, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.

Επεξεργασία μετά την επεξεργασία και ανάλυση αποτελεσμάτων: Παρακάτω δίνονται το νεφόγραμμα μετατόπισης και το νεφόγραμμα ισοδύναμης τάσης της στατικής ανάλυσης που ελήφθησαν από δύο διαιρέσεις πλέγματος, και διεξάγεται συγκριτική ανάλυση. Από το νεφόγραμμα μετατόπισης των δύο ειδών πλεγμάτων, διαπιστώνεται ότι η μέγιστη μετατόπιση εμφανίζεται στη θέση όπου ο ηλιακός οδοντωτός τροχός δεν εμπλέκεται με τον πλανητικό οδοντωτό τροχό, και η μέγιστη τάση εμφανίζεται στη ρίζα του πλέγματος των γραναζιών. Η μέγιστη τάση του τετραεδρικού πλέγματος είναι 378MPa, και η μέγιστη τάση του εξαεδρικού πλέγματος είναι 412MPa. Δεδομένου ότι το όριο διαρροής του υλικού είναι 785MPa και ο συντελεστής ασφαλείας είναι 1,5, η επιτρεπόμενη τάση είναι 523MPa. Η μέγιστη τάση και των δύο αποτελεσμάτων είναι μικρότερη από την επιτρεπόμενη τάση, και τα δύο πληρούν τις συνθήκες αντοχής.

2, Συμπέρασμα

Μέσω της προσομοίωσης πεπερασμένων στοιχείων του πλανητικού γραναζιού, λαμβάνεται το νεφόγραμμα παραμόρφωσης μετατόπισης και το νεφόγραμμα ισοδύναμης τάσης του συστήματος γραναζιών, από τα οποία προκύπτουν τα μέγιστα και ελάχιστα δεδομένα και η κατανομή τους στοπλανητικό γρανάζιμοντέλο. Η θέση της μέγιστης ισοδύναμης τάσης είναι επίσης η θέση όπου τα δόντια του γραναζιού είναι πιο πιθανό να αστοχήσουν, επομένως πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε αυτήν κατά τον σχεδιασμό ή την κατασκευή. Μέσω της ανάλυσης ολόκληρου του συστήματος πλανητικού γραναζιού, ξεπερνιέται το σφάλμα που προκαλείται από την ανάλυση μόνο ενός δοντιού γραναζιού.