Với tư cách là một cơ cấu truyền động, bánh răng hành tinh được sử dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như bộ giảm tốc, cần trục, bộ giảm tốc bánh răng hành tinh, v.v. Đối với bộ giảm tốc bánh răng hành tinh, nó có thể thay thế cơ cấu truyền động của bộ truyền động bánh răng trục cố định trong nhiều trường hợp. Do quá trình truyền động bánh răng là tiếp xúc đường thẳng, ăn khớp thời gian dài sẽ khiến bánh răng bị hỏng, vì vậy cần phải mô phỏng độ bền của nó. Li Hongli và cộng sự đã sử dụng phương pháp ăn khớp tự động để ăn khớp bánh răng hành tinh và thu được mô men xoắn và ứng suất cực đại là tuyến tính. Wang Yanjun và cộng sự cũng ăn khớp bánh răng hành tinh thông qua phương pháp tạo tự động và mô phỏng tĩnh học và mô phỏng mô thức của bánh răng hành tinh. Trong bài báo này, các phần tử tứ diện và lục diện chủ yếu được sử dụng để chia lưới và kết quả cuối cùng được phân tích để xem các điều kiện về độ bền có được đáp ứng hay không.

1、 Thiết lập mô hình và phân tích kết quả

Mô hình ba chiều của bánh răng hành tinh

Bánh răng hành tinhchủ yếu bao gồm bánh răng vành, bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh. Các thông số chính được chọn trong bài báo này là: số răng của vành bánh răng trong là 66, số răng của bánh răng mặt trời là 36, số răng của bánh răng hành tinh là 15, đường kính ngoài của vành bánh răng trong là 150 mm, mô đun là 2 mm, góc áp suất là 20 °, chiều rộng răng là 20 mm, hệ số chiều cao phụ là 1, hệ số khe hở là 0,25 và có ba bánh răng hành tinh.

Phân tích mô phỏng tĩnh của bánh răng hành tinh

Xác định đặc tính vật liệu: nhập hệ thống bánh răng hành tinh ba chiều được vẽ trong phần mềm UG vào ANSYS và thiết lập các thông số vật liệu như thể hiện trong Bảng 1 bên dưới:

Lưới: Lưới phần tử hữu hạn được chia thành tứ diện và lục diện, và kích thước cơ bản của phần tử là 5mm. Vìbánh răng hành tinh, bánh răng mặt trời và vành bánh răng bên trong tiếp xúc và lưới, lưới của các bộ phận tiếp xúc và lưới được làm đặc lại, và kích thước là 2mm. Đầu tiên, lưới tứ diện được sử dụng, như thể hiện trong Hình 1. Tổng cộng tạo ra 105906 phần tử và 177893 nút. Sau đó, lưới lục diện được áp dụng, như thể hiện trong Hình 2, và tổng cộng tạo ra 26957 ô và 140560 nút.

Tải trọng ứng dụng và điều kiện biên: theo đặc tính làm việc của bánh răng hành tinh trong bộ giảm tốc, bánh răng mặt trời là bánh răng dẫn động, bánh răng hành tinh là bánh răng bị dẫn động, và đầu ra cuối cùng là thông qua giá đỡ hành tinh. Cố định vòng bánh răng bên trong trong ANSYS và áp dụng mô-men xoắn 500N · m vào bánh răng mặt trời, như thể hiện trong Hình 3.

Hậu xử lý và phân tích kết quả: Biểu đồ nephogram dịch chuyển và biểu đồ nephogram ứng suất tương đương của phân tích tĩnh thu được từ hai phân chia lưới được đưa ra bên dưới và tiến hành phân tích so sánh. Từ biểu đồ nephogram dịch chuyển của hai loại lưới, thấy rằng dịch chuyển cực đại xảy ra tại vị trí bánh răng mặt trời không ăn khớp với bánh răng hành tinh và ứng suất cực đại xảy ra tại gốc của lưới bánh răng. Ứng suất cực đại của lưới tứ diện là 378MPa và ứng suất cực đại của lưới lục diện là 412MPa. Vì giới hạn chảy của vật liệu là 785MPa và hệ số an toàn là 1,5 nên ứng suất cho phép là 523MPa. Ứng suất cực đại của cả hai kết quả đều nhỏ hơn ứng suất cho phép và cả hai đều đáp ứng các điều kiện về độ bền.

2、 Kết luận

Thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn của bánh răng hành tinh, biểu đồ nephogram biến dạng dịch chuyển và biểu đồ nephogram ứng suất tương đương của hệ thống bánh răng được thu được, từ đó dữ liệu cực đại và cực tiểu cùng sự phân bố của chúng trongbánh răng hành tinhcó thể tìm thấy mô hình. Vị trí ứng suất tương đương lớn nhất cũng là vị trí răng bánh răng dễ hỏng nhất, do đó cần đặc biệt chú ý đến vị trí này trong quá trình thiết kế hoặc sản xuất. Thông qua việc phân tích toàn bộ hệ thống bánh răng hành tinh, lỗi do chỉ phân tích một răng bánh răng gây ra đã được khắc phục.