Ως μηχανισμός μετάδοσης, το πλανητικό γρανάζι χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες μηχανολογικές πρακτικές, όπως μειωτήρας γραναζιών, γερανός, μειωτήρας πλανητικού γραναζιού κ.λπ. Επειδή η διαδικασία μετάδοσης του γραναζιού είναι επαφή γραμμής, το μακροχρόνιο πλέγμα θα προκαλέσει αστοχία του γραναζιού, επομένως είναι απαραίτητο να προσομοιωθεί η αντοχή του. Οι Li Hongli et al. χρησιμοποίησε τη μέθοδο αυτόματου πλέγματος για να πλέξει το πλανητικό γρανάζι, και κατέληξε ότι η ροπή και η μέγιστη τάση είναι γραμμικά. Οι Wang Yanjun et al. συνέδεσε επίσης το πλανητικό γρανάζι μέσω της μεθόδου αυτόματης δημιουργίας και προσομοίωσε τη στατική και τροπική προσομοίωση του πλανητικού γραναζιού. Σε αυτό το άρθρο, 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 εργαλείου

Πλανητικός εξοπλισμόςαποτελείται κυρίως από δακτυλιοειδή, αντηλιακό και πλανητικό εξοπλισμό. Οι κύριες παράμετροι που επιλέχθηκαν σε αυτό το άρθρο είναι: ο αριθμός των δοντιών του εσωτερικού δακτυλίου γραναζιού είναι 66, ο αριθμός των δοντιών του γραναζιού είναι 36, ο αριθμός των δοντιών του πλανητικού γραναζιού είναι 15, η εξωτερική διάμετρος του εσωτερικού γραναζιού ο δακτύλιος είναι 150 mm, ο συντελεστής είναι 2 mm, η γωνία πίεσης είναι 20 °, το πλάτος του δοντιού είναι 20 mm, ο συντελεστής ύψους προσθήκης είναι 1, ο συντελεστής οπισθοδρόμησης είναι 0,25 και υπάρχουν τρία πλανητικά γρανάζια.

Ανάλυση στατικής προσομοίωσης πλανητικού γραναζιού

Ορίστε τις ιδιότητες του υλικού: εισαγάγετε το τρισδιάστατο σύστημα πλανητικού γραναζιού που σχεδιάστηκε στο λογισμικό UG στο ANSYS και ορίστε τις παραμέτρους του 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 εργαλείο, ο ήλιος και ο εσωτερικός δακτύλιος του γραναζιού είναι σε επαφή και πλέγμα, το πλέγμα των μερών επαφής και πλέγματος είναι πυκνό και το μέγεθος είναι 2 mm. Αρχικά, χρησιμοποιούνται τετραεδρικά πλέγματα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Συνολικά δημιουργούνται 105906 στοιχεία και 177893 κόμβοι. Στη συνέχεια υιοθετείται το εξαεδρικό πλέγμα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, και δημιουργούνται 26957 κελιά και 140560 κόμβοι συνολικά.

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

Μετά την επεξεργασία και ανάλυση αποτελεσμάτων: Το νεφογράφημα μετατόπισης και το νεφογράφημα ισοδύναμης τάσης της στατικής ανάλυσης που ελήφθησαν από δύο διαιρέσεις πλέγματος δίνονται παρακάτω και πραγματοποιείται συγκριτική ανάλυση. Από το νεφογράφημα μετατόπισης των δύο ειδών δικτύων, βρέθηκε ότι η μέγιστη μετατόπιση εμφανίζεται στη θέση όπου το γρανάζι του ήλιου δεν συμπλέκεται με το πλανητικό γρανάζι και η μέγιστη τάση εμφανίζεται στη ρίζα του πλέγματος γραναζιών. Η μέγιστη τάση του τετραεδρικού πλέγματος είναι 378 MPa και η μέγιστη τάση του εξαεδρικού πλέγματος είναι 412 MPa. Δεδομένου ότι το όριο απόδοσης του υλικού είναι 785 MPa και ο συντελεστής ασφάλειας είναι 1,5, η επιτρεπόμενη τάση είναι 523 MPa. Η μέγιστη τάση και των δύο αποτελεσμάτων είναι μικρότερη από την επιτρεπόμενη τάση, και αμφότερα πληρούν τις συνθήκες αντοχής.

2, Συμπέρασμα

Μέσω της προσομοίωσης πεπερασμένων στοιχείων του πλανητικού γραναζιού προκύπτει το νεφογράφημα παραμόρφωσης μετατόπισης και το νεφογράφημα ισοδύναμης τάσης του συστήματος γραναζιών, από τα οποία τα μέγιστα και ελάχιστα δεδομένα και η κατανομή τους στοπλανητικό εργαλείομοντέλο μπορεί να βρεθεί. 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 αυτό κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού ή της κατασκευής. Μέσω της ανάλυσης ολόκληρου του συστήματος του πλανητικού γραναζιού, ξεπερνιέται το σφάλμα που προκαλείται από την ανάλυση μόνο ενός δοντιού γραναζιού.