En tant que mécanisme de transmission, l'engrenage planétaire est largement utilisé dans diverses applications d'ingénierie, telles que les réducteurs, les grues, etc. Dans ce cas, il peut remplacer le mécanisme de transmission d'un train d'engrenages à essieu fixe dans de nombreux cas. La transmission par engrenage étant par contact linéaire, un engrènement prolongé peut entraîner une défaillance de l'engrenage ; il est donc nécessaire de simuler sa résistance. Li Hongli et al. ont utilisé la méthode d'engrènement automatique pour engrener l'engrenage planétaire et ont obtenu une linéarité du couple et de la contrainte maximale. Wang Yanjun et al. ont également engrené l'engrenage planétaire par la méthode de génération automatique et ont simulé la statique et la simulation modale de l'engrenage planétaire. Dans cet article, des éléments tétraédriques et hexaédriques sont principalement utilisés pour diviser le maillage, et les résultats finaux sont analysés pour vérifier si les conditions de résistance sont remplies.

1、 Établissement du modèle et analyse des résultats

Modélisation tridimensionnelle d'un engrenage planétaire

Engrenage planétaireIl est principalement composé d'une couronne, d'un planétaire et d'un engrenage planétaire. Les principaux paramètres retenus dans cet article sont : le nombre de dents de la couronne intérieure est de 66, celui du planétaire est de 36, celui du planétaire est de 15, le diamètre extérieur de la couronne intérieure est de 150 mm, le module est de 2 mm, l'angle de pression est de 20 °, la largeur des dents est de 20 mm, le coefficient de hauteur d'addition est de 1, le coefficient de jeu est de 0,25 et il y a trois engrenages planétaires.

Analyse de simulation statique d'un engrenage planétaire

Définir les propriétés du matériau : importer le système d'engrenages planétaires tridimensionnel dessiné dans le logiciel UG dans ANSYS et définir les paramètres du matériau, comme indiqué dans le tableau 1 ci-dessous :

Maillage : Le maillage par éléments finis est divisé en tétraèdre et hexaèdre, et la taille de base de l'élément est de 5 mm. Étant donné queengrenage planétaireLe planétaire et la couronne dentée intérieure sont en contact et engrenés. Le maillage des parties en contact et engrenées est densifié et mesure 2 mm. Des grilles tétraédriques sont d'abord utilisées, comme illustré à la figure 1. 105 906 éléments et 177 893 nœuds sont générés au total. Ensuite, une grille hexaédrique est adoptée, comme illustré à la figure 2, et 26 957 cellules et 140 560 nœuds sont générés au total.

Application de la charge et conditions limites : selon les caractéristiques de fonctionnement du planétaire du réducteur, le planétaire est l'engrenage menant, le planétaire est l'engrenage mené et la sortie finale se fait par le porte-satellites. Fixez la couronne intérieure dans ANSYS et appliquez un couple de 500 N·m au planétaire, comme illustré à la figure 3.

Post-traitement et analyse des résultats : Le néphogramme de déplacement et le néphogramme de contrainte équivalente de l’analyse statique obtenus à partir de deux divisions de grille sont présentés ci-dessous, et une analyse comparative est effectuée. À partir du néphogramme de déplacement des deux types de grilles, on constate que le déplacement maximal se produit à l’endroit où le planétaire n’engrène pas le planétaire, et que la contrainte maximale se produit à la racine de l’engrènement. La contrainte maximale de la grille tétraédrique est de 378 MPa et celle de la grille hexaédrique de 412 MPa. La limite d’élasticité du matériau étant de 785 MPa et le coefficient de sécurité de 1,5, la contrainte admissible est de 523 MPa. La contrainte maximale des deux résultats est inférieure à la contrainte admissible et les deux satisfont aux conditions de résistance.

2. Conclusion

Grâce à la simulation par éléments finis de l'engrenage planétaire, le néphogramme de déformation de déplacement et le néphogramme de contrainte équivalente du système d'engrenage sont obtenus, à partir desquels les données maximales et minimales et leur distribution dans leengrenage planétaireUn modèle peut être trouvé. L'emplacement de la contrainte équivalente maximale est également celui où les dents de l'engrenage sont les plus susceptibles de se rompre ; une attention particulière doit donc y être portée lors de la conception ou de la fabrication. L'analyse de l'ensemble du système d'engrenage planétaire permet de remédier à l'erreur causée par l'analyse d'une seule dent.