遊星歯車は、伝動機構として、歯車減速機、クレーン、遊星歯車減速機などのさまざまなエンジニアリング現場で広く使用されています。遊星歯車減速機の場合、多くの場合、固定軸歯車列の伝動機構を置き換えることができます。歯車の伝動過程は線接触のため、長時間の噛み合いは歯車破損の原因となるため、強度シミュレーションが必要です。李紅麗ら。遊星歯車の噛み合いには自動噛み合い方式を採用し、トルクと最大応力が線形であることを確認しました。王延君ら。また、自動生成方法を通じて遊星歯車を噛み合わせ、遊星歯車の静力学およびモーダルシミュレーションをシミュレートしました。この論文では、主に四面体要素と六面体要素を使用してメッシュを分割し、最終結果を解析して強度条件が満たされているかどうかを確認します。

1、モデルの構築と結果の分析

遊星歯車の3次元モデリング

遊星歯車主にリングギヤ、サンギヤ、プラネタリギヤで構成されています。この論文で選択された主なパラメータは次のとおりです: 内歯車リングの歯数は 66、太陽歯車の歯数は 36、遊星歯車の歯数は 15、内歯車の外径リング長さは 150 mm、係数は 2 mm、圧力角は 20 °、歯幅は 20 mm、歯先高さ係数は 1、バックラッシ係数は 0.25、遊星歯車の数は 3 つです。

遊星歯車の静的シミュレーション解析

材料特性を定義します。UG ソフトウェアで描画された 3 次元遊星歯車システムを ANSYS にインポートし、以下の表 1 に示すように材料パラメータを設定します。

メッシュ作成: 有限要素メッシュは四面体と六面体で分割され、要素の基本サイズは 5mm です。以来、遊星歯車、サンギアとインナーギアリングは接触して噛み合い、接触部分と噛み合い部分のメッシュは高密度で、サイズは2mmです。まず、図 1 に示すように、四面体グリッドが使用されます。合計 105,906 個の要素と 177,893 個のノードが生成されます。次に、図 2 に示すように六面体グリッドが採用され、合計 26957 個のセルと 140560 個のノードが生成されます。

負荷の適用と境界条件: 減速機の遊星歯車の動作特性に従って、太陽歯車が駆動歯車、遊星歯車が従動歯車で、最終出力は遊星キャリアを介して出力されます。図3に示すように、内歯リングをANSYSに固定し、サンギヤに500N・mのトルクを加えます。

後処理と結果解析: 2 つのグリッド分割から得られた静的解析の変位ネフォグラムと等価応力ネフォグラムを以下に示し、比較解析を行います。２種類のグリッドの変位ネフォグラムから、最大変位は太陽歯車と遊星歯車が噛み合っていない位置で発生し、最大応力は歯車の噛み合い根元で発生することが分かる。四面体グリッドの最大応力は378MPa、六面体グリッドの最大応力は412MPaです。材料の降伏限界は785MPa、安全率は1.5であるため、許容応力は523MPaとなります。どちらの結果も最大応力は許容応力以下であり、いずれも強度条件を満たしています。

2、結論

遊星歯車の有限要素シミュレーションを通じて、歯車システムの変位変形ネフォグラムと等価応力ネフォグラムが得られ、そこから最大値と最小値のデータとその分布が得られます。遊星歯車モデルが見つかります。最大等価応力の位置は、歯車の歯が破損する可能性が最も高い位置でもあるため、設計または製造の際には特別な注意を払う必要があります。遊星歯車のシステム全体を解析することにより、1 つの歯の解析によって引き起こされる誤差が克服されます。