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