Planetaire tandwieloverbrengingen worden veelvuldig gebruikt als transmissiemechanisme in diverse technische toepassingen, zoals tandwielreductoren, kranen en andere systemen. In veel gevallen kunnen ze het transmissiemechanisme van een vaste asoverbrenging vervangen. Omdat de overbrenging in een tandwieloverbrenging plaatsvindt via lijncontact, kan langdurig gebruik leiden tot defecten aan de tandwielen. Daarom is het noodzakelijk om de sterkte ervan te simuleren. Li Hongli et al. gebruikten een automatische vertandingsmethode om planetaire tandwieloverbrengingen te genereren en concludeerden dat het koppel en de maximale spanning lineair zijn. Wang Yanjun et al. genereerden eveneens planetaire tandwieloverbrengingen met behulp van een automatische generatiemethode en simuleerden de statische en modale eigenschappen ervan. In dit artikel worden hoofdzakelijk tetraëder- en hexaëderelementen gebruikt om de vertanding te verdelen, en worden de eindresultaten geanalyseerd om te bepalen of aan de sterkte-eisen is voldaan.

1. Modelontwikkeling en resultatenanalyse

Driedimensionale modellering van een planetair tandwielstelsel

Planetaire tandwieloverbrengingHet bestaat hoofdzakelijk uit een ringtandwiel, een zonnetandwiel en een planetair tandwielstelsel. De belangrijkste parameters die in dit artikel zijn geselecteerd, zijn: het aantal tanden van de binnenring is 66, het aantal tanden van het zonnetandwiel is 36, het aantal tanden van het planetaire tandwiel is 15, de buitendiameter van de binnenring is 150 mm, de modulus is 2 mm, de drukhoek is 20°, de tandbreedte is 20 mm, de addendumhoogtecoëfficiënt is 1, de spelingcoëfficiënt is 0,25 en er zijn drie planetaire tandwielen.

Statische simulatieanalyse van een planetaire tandwieloverbrenging

Definieer materiaaleigenschappen: importeer het in UG-software getekende driedimensionale planetaire tandwielsysteem in ANSYS en stel de materiaalparameters in zoals weergegeven in onderstaande tabel 1:

Netwerkgeneratie: Het eindige-elementennetwerk is verdeeld in tetraëders en hexaëders, en de basisafmeting van de elementen is 5 mm. Aangezien deplanetaire tandwielHet zonnewiel en de binnenste tandwielring staan ​​in contact en grijpen in elkaar. De maaswijdte van de contact- en grijpdelen is verdicht en bedraagt ​​2 mm. Eerst worden tetraëderroosters gebruikt, zoals weergegeven in Figuur 1. In totaal worden 105906 elementen en 177893 knooppunten gegenereerd. Vervolgens wordt een hexaëderrooster toegepast, zoals weergegeven in Figuur 2, waarbij in totaal 26957 cellen en 140560 knooppunten worden gegenereerd.

Belastingstoepassing en randvoorwaarden: volgens de werkingseigenschappen van het planetaire tandwielstelsel in de reductiekast is het zonnewiel het aandrijfwiel, het planetaire tandwiel het aangedreven tandwiel en de uiteindelijke uitvoer verloopt via de planetaire drager. Fixeer de binnenste tandwielring in ANSYS en oefen een koppel van 500 N·m uit op het zonnewiel, zoals weergegeven in figuur 3.

Nabewerking en resultatenanalyse: Het verplaatsingsnephogram en het equivalente spanningsnephogram van de statische analyse, verkregen uit twee rasterverdelingen, worden hieronder weergegeven en er wordt een vergelijkende analyse uitgevoerd. Uit het verplaatsingsnephogram van de twee rastersoorten blijkt dat de maximale verplaatsing optreedt op de positie waar het zonnewiel niet in het planetaire tandwiel grijpt, en dat de maximale spanning optreedt aan de basis van de tandwieloverbrenging. De maximale spanning van het tetraëdrische raster bedraagt ​​378 MPa en die van het hexaëdrische raster 412 MPa. Aangezien de vloeigrens van het materiaal 785 MPa is en de veiligheidsfactor 1,5, is de toelaatbare spanning 523 MPa. De maximale spanning van beide resultaten is lager dan de toelaatbare spanning en voldoet dus aan de sterkte-eisen.

2. Conclusie

Door middel van eindige-elementensimulatie van het planetaire tandwielstelsel worden het verplaatsingsvervormingsnephogram en het equivalente spanningsnephogram van het tandwielstelsel verkregen, waaruit de maximale en minimale waarden en hun verdeling in hetplanetaire tandwielEr kan een model worden gevonden. De locatie van de maximale equivalente spanning is ook de locatie waar de tandwielen het meest waarschijnlijk zullen bezwijken, dus hier moet speciale aandacht aan worden besteed tijdens het ontwerp of de fabricage. Door de analyse van het gehele planetaire tandwielsysteem wordt de fout die ontstaat door de analyse van slechts één tandwiel ondervangen.