Анализ контактного взаимодействия в зубчатых и цепных передачах с эволютным профилем методом конечных элементов

Abstract

Эволютное зацепление – это семейство профилей с выпукло-вогнутым контактом для зубчатых и цепных передач. В статье рассмотрена методика анализа НДС с учетом контактного взаимодействия в эволютном зацеплении методом конечных элементов. Она заключается в создании параметрической 3D-модели зубчатой или цепной передачи, построении упрощенной расчетной модели и создании конечно-элементной сетки. Выполнены тестовые расчеты, получены распределения контактных напряжений и проведен анализ НДС для зубчатой пары и пары зуб–втулка.

Evolute mesh is realized in a family of teeth profiles for gears and chain drives with convex-concave contact. The article describes the analysis method of the stress-strain state in the evolute mesh by finite element method. It is to create a parametric 3D-model of the gear or chain drive in the software Pro/ENGINEER. A simplified geometric model and finite element model was created in the software ANSYS Workbench. The test calculations and analysis of stress-strain state for gear pair and pair of sprocket-bushing was made. Pictures of contact stress distribution were obtained. It was shown that the accuracy of the results is increased with decreasing size of the finite elements, but the time and computational costs increase significantly. Analysis of the data showed similar results when using the finite element method and based on the solution of the contact theory of Hertz.