Come meccanismo di trasmissione, l'ingranaggio epicicloidale è ampiamente utilizzato in diverse applicazioni ingegneristiche, come riduttori, gru, riduttori epicicloidali, ecc. Per quanto riguarda i riduttori epicicloidali, può sostituire in molti casi il meccanismo di trasmissione di un treno di ingranaggi ad asse fisso. Poiché il processo di trasmissione degli ingranaggi avviene tramite contatto lineare, un accoppiamento prolungato può causare guasti agli ingranaggi, quindi è necessario simularne la resistenza. Li Hongli et al. hanno utilizzato il metodo di accoppiamento automatico per l'accoppiamento dell'ingranaggio epicicloidale, ottenendo che la coppia e la sollecitazione massima sono lineari. Anche Wang Yanjun et al. hanno accoppiato l'ingranaggio epicicloidale tramite il metodo di generazione automatica, simulandone la statica e la simulazione modale. In questo articolo, gli elementi tetraedrici ed esaedrici vengono utilizzati principalmente per suddividere l'accoppiamento e i risultati finali vengono analizzati per verificare se i requisiti di resistenza sono soddisfatti.

1、 Definizione del modello e analisi dei risultati

Modellazione tridimensionale dell'ingranaggio planetario

Ingranaggio planetarioÈ composto principalmente da una corona dentata, un ingranaggio solare e un ingranaggio planetario. I parametri principali selezionati in questo articolo sono: il numero di denti della corona dentata interna è 66, il numero di denti dell'ingranaggio solare è 36, il numero di denti dell'ingranaggio planetario è 15, il diametro esterno della corona dentata interna è 150 mm, il modulo è 2 mm, l'angolo di pressione è 20°, la larghezza del dente è 20 mm, il coefficiente di altezza dell'addendum è 1, il coefficiente di gioco è 0,25 e sono presenti tre ingranaggi planetari.

Analisi di simulazione statica dell'ingranaggio epicicloidale

Definire le proprietà del materiale: importare in ANSYS il sistema di ingranaggi planetari tridimensionale disegnato nel software UG e impostare i parametri del materiale, come mostrato nella Tabella 1 sottostante:

Meshing: la mesh degli elementi finiti è divisa in tetraedro ed esaedro e la dimensione di base dell'elemento è 5 mm. Poichéingranaggio planetario, l'ingranaggio solare e l'ingranaggio interno sono a contatto e si ingranano, la mesh delle parti a contatto e a ingranamento viene densificata e la dimensione è di 2 mm. Inizialmente, vengono utilizzate griglie tetraedriche, come mostrato in Figura 1. Vengono generati in totale 105906 elementi e 177893 nodi. Successivamente, viene adottata una griglia esaedrica, come mostrato in Figura 2, e vengono generati in totale 26957 celle e 140560 nodi.

Applicazione del carico e condizioni al contorno: in base alle caratteristiche di funzionamento dell'ingranaggio epicicloidale nel riduttore, l'ingranaggio solare è l'ingranaggio conduttore, l'ingranaggio epicicloidale è l'ingranaggio condotto e la trasmissione finale avviene tramite il portasatelliti. Fissare la corona dentata interna in ANSYS e applicare una coppia di 500 N·m all'ingranaggio solare, come mostrato in Figura 3.

Post-elaborazione e analisi dei risultati: Di ​​seguito sono riportati il ​​nefogramma di spostamento e il nefogramma dello sforzo equivalente dell'analisi statica ottenuti da due divisioni della griglia, e viene condotta un'analisi comparativa. Dal nefogramma di spostamento dei due tipi di griglia, si evince che lo spostamento massimo si verifica nella posizione in cui l'ingranaggio solare non innesta con l'ingranaggio planetario, mentre lo sforzo massimo si verifica alla radice dell'ingranamento. Lo sforzo massimo della griglia tetraedrica è di 378 MPa, mentre quello della griglia esaedrica è di 412 MPa. Poiché il limite di snervamento del materiale è di 785 MPa e il fattore di sicurezza è 1,5, lo sforzo ammissibile è di 523 MPa. Lo sforzo massimo di entrambi i risultati è inferiore allo sforzo ammissibile ed entrambi soddisfano i requisiti di resistenza.

2. Conclusione

Attraverso la simulazione agli elementi finiti dell'ingranaggio planetario si ottengono il nefogramma di deformazione dello spostamento e il nefogramma di sforzo equivalente del sistema di ingranaggi, da cui si ricavano i dati massimi e minimi e la loro distribuzione nell'ingranaggio planetarioÈ possibile trovare un modello. La posizione della massima sollecitazione equivalente è anche quella in cui è più probabile che i denti dell'ingranaggio si rompano, pertanto è necessario prestare particolare attenzione a questo aspetto durante la progettazione o la produzione. Attraverso l'analisi dell'intero sistema di ingranaggi planetari, l'errore causato dall'analisi di un singolo dente dell'ingranaggio viene superato.