МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ

УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Кафедра „ТММ і САПР“

Випускна робота бакалавра

за темою„Комп'ютерне моделювання роботи планетарної передачі“

Виконав:

ст. гр. ТМ-88Б Шевченко К.М.

Керівник:

Устиненко О.В.

Харків 2012

ЗМІСТ1. Опис завдання

2. Вхідні дані

3. Дані отримані з APM WinMachine

4. Побудова геометрії

5. Модифікація моделі до експорту

6. Побудова скінченно-елементної моделі

7. Отримання результатів

8. Аналіз результатів

9. Висновки2

ОПИС ЗАВДАННЯ

Спроектувати модель планетарного редуктора

маючи його кінематичну схему та вхідні дані;

Підготовка моделі до передачі в FEMAP;

Побудова скінченно-елементної моделі;

Внесення граничних умов;

Настроювання вирішувачу;

Вивід результатів.

3

ВХІДНІ ДАНІ

1- центральне колесо з

наружними

зубами(сонце);

2- сателіти;

3- центральне колесо с

внутрішніми

зубами(епіцикл);

Н - водило

4

ВХІДНІ ДАНІ

Частота обертання на виході – 200 об./хв.

Крутний момент на виході – 3000 Н•м

Передавальне відношення – 5

Довговічність – 10000 часів

5

Дані отримані з APM WinMachine Геометричні дані(сонце-сателіт)

6

Описання Символ Шестерня Колесо Одиниці

Міжосьова відстань aw 135 мм

Модуль m 3 мм

Ділильний діаметр d 108 162 мм

Основной діаметр db 101.487 152.23 мм

Початковий діаметр dw 108 162 мм

Діаметр вершин зубців da 114 168 мм

Діаметр впадин df 100.5 154.5 мм

Коефіцієнт зміщення x 0.000 0.000 -

Высота зубців h 6.75 6.75 мм

Ширина зубчатого вінця b 82 76 мм

Кількість зубців z 36 54 -

Дані, отримані з APM WinMachine

Геометричні дані(сателіт-епіцикл)

7

Описання Символ Шестерня Колесо Одиниці

Міжосьова відстань aw 135 мм

Модуль m 3 мм

Ділильний діаметр d 162 432 мм

Основной діаметр db 152.23 405.947 мм

Початковий діаметр dw 162 432.000 мм

Діаметр вершин зубців da 168 427.5 мм

Діаметр впадин df 154.5 439.5 мм

Коефіцієнт зміщення x 0.000 0.000 -

Высота зубців h 6.75 6 мм

Ширина зубчатого вінця b 76 70 мм

Кількість зубців z 54 144 -

ПОБУДОВА ГЕОМЕТРІЇ

Отриманих з APM WinMachine даних досить,

щоб побудувати моделі зубчастих коліс

(сонце-сателіт-епіцикл);

Для побудови інших деталей (вали,

підшипники, корпус та кришка), використаємо

типові інженерни методики з розрахунку та

конструювання (Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А.

«Расчет и проектирование деталей машин»);

Геометрія була побудована в програмі

SOLIDWORKS 2008.8

ПОБУДОВА ГЕОМЕТРІЇ

9

ПІДГОТОВКА МОДЕЛІ ДО ЕКСПОРТУ

10

СКІНЧЕННО-ЕЛЕМЕНТНА МОДЕЛЬ

В ЗОНІ КОНТАКТУВузлів:

110 тис.

Елементів:

100 тис.

11

НАЛАШТУВАННЯ ВИРІШУВАЧУ

ПРОГРАМИ FEMAP 10.3

Тип «Advanced Nonlinear Static»;

• Кількість кроків – 20;

• Величина кроку – 1;

• Збіжність по переміщенням;

Параметри комп'ютера:

• RAM – 4 Гб;

• Процесор AMD Phenom 550, 3.1 ГГц.

•Остаточний розрахунок триває 8годин.

12

КОНТАКТНИЙ ТИСК, Па

13

Кількість елементів на ширину контакту: 3 Максимальний контактний тиск:573 МПа

КОНТАКТНИЙ ТИСК, Па

14

Кількість елементів на ширину контакту: 5Максимальний контактний тиск:563 МПа

ЕКВІВАЛЕНТНИЙ ТИСК, Па

15

Кількість елементів на ширину контакту: 3Максимальний еквівалентний тиск:511 МПа

ЕКВІВАЛЕНТНИЙ ТИСК, Па

16

Кількість елементів на ширину контакту: 5Максимальний еквівалентний тиск:503 МПа

Переміщення, м

17

Кількість елементів на ширину контакту: 3Максимальне переміщення:5.39 мкм

Переміщення, м

18

Кількість елементів на ширину контакту: 5Максимальне переміщення:5.4 мкм

АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ

19

Розрахункове середовище Контактне напруження у

полюсі, МПа

FEMAP 563

APM WM 610

Формула Герца * 464(612)

* у дужках – напруження з урахуванням коефіцієнту навантаження КН= КНα КНβ КНv згідно ГОСТ 21354-87

ВИСНОВКИВ даній бакалаврській роботі виконувалось моделювання роботи планетарної зубчатої

передачі, яке включало до себе наступні етапи:

• виконання інженерних розрахунків геометрії та міцності зачеплень у системі APM

WinMachine;

• моделювання евольвентних зубців коліс за допомогою модулю GearTrax;

• побудова на базі отриманих результатів моделі редуктора у системі SolidWorks;

• побудова скінченно-елементної моделі у системі FEMAP;

• проведення аналізів контактних напружень та деформацій у системі FEMAP

• розрахунок контактних напружень за допомогою формули Герца;

• перевірка збіжності результатів, отриманих різними методами.

Аналіз результатів показав практично повну збіжність контактних напруг,

розрахованих за формулою Герца та системою APM WinMachine. Розбіжність з

розрахунком контактної взаємодії методом скінченних елементів у системі FEMAP

складає приблизно 8%, що є задовільним.

Використання CAD/CAE пакетів дозволяє зекономити час та кошти під час

проектування зубчастих передач та редукторів.

Також під час виконання роботи були:

• розглянуті питання з охорони праці та навколишнього середовища;

• виконано економічну частину роботи, а саме, проведено розрахунок витрат на

НДР.

Поставлені завдання були успішно виконані.

20

Дякую за увагу

21