به عنوان یک مکانیسم انتقال، چرخ دنده سیاره ای به طور گسترده در شیوه های مهندسی مختلف، مانند کاهنده دنده، جرثقیل، کاهنده دنده سیاره ای و غیره استفاده می شود. برای کاهنده دنده سیاره ای، می تواند در بسیاری از موارد جایگزین مکانیسم انتقال قطار دنده محور ثابت شود.از آنجایی که فرآیند انتقال دنده به صورت تماس خطی است، مش بندی طولانی مدت باعث خرابی دنده می شود، بنابراین لازم است استحکام آن شبیه سازی شود.لی هنگلی و همکاراناز روش مش بندی خودکار برای مش بندی چرخ دنده سیاره ای استفاده کرد و به دست آمد که گشتاور و حداکثر تنش خطی هستند.وانگ یانجون و همکارانهمچنین چرخ دنده سیاره ای را از طریق روش تولید خودکار مشبک کرد و استاتیک و شبیه سازی مدال چرخ دنده سیاره ای را شبیه سازی کرد.در این مقاله، عناصر چهار وجهی و شش‌وجهی عمدتاً برای تقسیم مش استفاده می‌شوند و نتایج نهایی برای مشاهده اینکه آیا شرایط استحکام برآورده شده‌اند، تجزیه و تحلیل می‌شوند.

1، استقرار مدل و تجزیه و تحلیل نتایج

مدل سازی سه بعدی چرخ دنده سیاره ای

دنده سیاره ایعمدتاً از چرخ دنده، چرخ دنده خورشیدی و چرخ دنده سیاره ای تشکیل شده است.پارامترهای اصلی انتخاب شده در این مقاله عبارتند از: تعداد دندانه های حلقه دنده داخلی 66، تعداد دندانه های چرخ دنده خورشیدی 36، تعداد دندانه های چرخ دنده سیاره ای 15، قطر بیرونی چرخ دنده داخلی است. حلقه 150 میلی متر، مدول 2 میلی متر، زاویه فشار 20 درجه، عرض دندان 20 میلی متر، ضریب ارتفاع ضمیمه 1، ضریب برگشت 0.25 و سه چرخ دنده سیاره ای وجود دارد.

تحلیل شبیه سازی استاتیکی چرخ دنده سیاره ای

تعریف ویژگی های مواد: سیستم چرخ دنده سیاره ای سه بعدی ترسیم شده در نرم افزار UG را به ANSYS وارد کنید و پارامترهای مواد را مطابق جدول 1 زیر تنظیم کنید:

مش بندی: مش المان محدود به چهار وجهی و شش وجهی تقسیم می شود و اندازه اصلی عنصر 5 میلی متر است.از آنجا کهچرخ دنده سیاره ای، دنده خورشیدی و حلقه دنده داخلی در تماس و مشبک هستند، مش قسمت های تماس و مش متراکم شده و اندازه آن 2 میلی متر است.ابتدا از شبکه های چهار وجهی استفاده می شود، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. 105906 عنصر و 177893 گره در مجموع تولید می شوند.سپس شبکه شش وجهی، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، اتخاذ می شود و در مجموع 26957 سلول و 140560 گره ایجاد می شود.

اعمال بار و شرایط مرزی: با توجه به ویژگی های کاری چرخ دنده سیاره ای در کاهنده، دنده خورشیدی چرخ دنده محرک، چرخ دنده سیاره ای چرخ دنده رانده است و خروجی نهایی از طریق حامل سیاره ای است.حلقه چرخ دنده داخلی را در ANSYS ثابت کنید و همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، گشتاور 500 نیوتن متر را به چرخ دنده خورشیدی اعمال کنید.

پس از پردازش و تجزیه و تحلیل نتیجه: نفوگرام جابجایی و نفوگرام تنش معادل آنالیز استاتیکی به دست آمده از دو بخش شبکه در زیر آورده شده است و تجزیه و تحلیل مقایسه ای انجام شده است.از نفوگرام جابجایی دو نوع شبکه، مشخص می‌شود که حداکثر جابجایی در موقعیتی رخ می‌دهد که دنده خورشیدی با چرخ دنده سیاره‌ای مشبک نمی‌شود، و حداکثر تنش در ریشه مش دنده رخ می‌دهد.حداکثر تنش شبکه چهار وجهی 378 مگاپاسکال و حداکثر تنش شبکه شش وجهی 412 مگاپاسکال است.از آنجایی که حد تسلیم ماده 785MPa و ضریب ایمنی 1.5 است، تنش مجاز 523MPa است.حداکثر تنش هر دو نتیجه کمتر از تنش مجاز است و هر دو شرایط مقاومت را دارند.

2- نتیجه گیری

از طریق شبیه سازی المان محدود چرخ دنده سیاره ای، نفوگرام تغییر شکل جابجایی و نفوگرام تنش معادل سیستم چرخ دنده به دست می آید که از آن داده های حداکثر و حداقل و توزیع آنها درچرخ دنده سیاره ایمدل پیدا می شودمحل حداکثر تنش معادل نیز محلی است که احتمال خرابی دندانه های چرخ دنده وجود دارد، بنابراین در هنگام طراحی یا ساخت باید به آن توجه ویژه ای شود.از طریق تجزیه و تحلیل کل سیستم چرخ دنده سیاره ای، خطای ناشی از تجزیه و تحلیل تنها یک دندان دنده برطرف می شود.