Original title:
Deformačně napěťová analýza zubové spojky
Translated title:
Strain-stress analysis of gear coupling
Authors:
Vondra, Róbert ; Prokop, Aleš (referee) ; Řehák, Kamil (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2020
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Diplomová práca pojednáva štúdiu ohľadom kontaktnej analýzy korunových zubových spojok počas simulácie ich pracovných podmienok. Zubové spojky sú vďaka svojim tvarom zubov na vonkajšej strane ozubenia schopné prenášať vysoký krútiaci moment aj pri nesúosovosti vstupného a výstupného hriadeľa. Z tohto dôvodu je nutné správne navrhnúť tvar ozubenia. Z podstaty použitia zubových spojok plynie široký rozsah pracovných otáčok a prenášaných zaťažení. To môže spôsobovať rad problémov pri nesprávne zvolených parametroch. K najvýznamnejším z nich patrí vznik vibrácii pri zábere ozubenia, sprevádzané hlukom a nadmerným zaťažovaním pripojených komponentov, ako sú hriadele a ložiská. Aj pri použití najmodernejších trendov v oblasti vývoja ozubenia, nie je možné dokonale obmedziť nerovnomernosti chodu. Z tohto dôvodu je nutné už pri návrhu eliminovať cesty, ktorými sa vibrácie šíria. K posúdeniu správneho návrhu ozubenia zubových spojok sa často využívajú technické experimenty, ktoré sú neefektívne a finančne náročné. Za týmto účelom je navrhnutý výpočtový prístup riešenia problematiky popísania kontaktného tlaku na zuboch spojky pri rôznych vychýleniach a zaťaženiach. Model pomáha pochopiť rozloženie kontaktného tlaku pri pracovnom režime vychýlenia a jeho chovanie v rámci rotácie zubovej spojky. Úvodná časť práce pozostáva zo súčasného stavu poznania zubových spojok a popisu problematiky rozloženia zaťaženia pri účinkoch uhlového vychýlenia, krútiaceho momentu a trenia. V následnej pasáži sú rozpísané tri možné prístupy k problému a to analytický, experimentálny a výpočtový. Práca neskôr ponúka popis a tvorbu dvoch rozdielnych výpočtových modelov, líšiacich sa v inej geometrii tvaru zuba na náboji aj puzdre spojky. Každá geometria bola vystavená rozdielnemu záťažovému momentu, vychýleniu náboja, či rotácii celej zubovej spojky ako celku. Hlavným sledovaným parametrom bol priebeh kontaktného tlaku v každom kroku, pri zmene stupňa naklonenia alebo rotácie modelu. V konečnom dôsledku sú predstavené 3 hlavné súbory výsledkov kontaktného tlaku na zuboch, v spojení s redukovaným napätím vykresleným na ozubených prstencoch. Nechýba vyvodenie výsledkov a vzájomné porovnanie každého záťažového stavu. Výpočtový prístup bol riešený pomocou MKP programu Ansys Workbench.
This thesis deals with the contact analysis study of crown gear couplings during the simulation of its working conditions. The toothed coupling transmits high torque, even when the input and output shafts are misaligned due to outside tooth shape. For this reason, it is necessary to design the gear shape correctly. The inherent use of toothed couplings results in a wide range of working speeds and load transfers. This can cause several problems, if the parameters are selected incorrectly. Among the most significant of these is the generation of vibrations during gear engagement, accompanied by noise and the excessive loading of components, such as shafts and bearings. It is not possible to completely reduce uneven running, even with knowledge of the latest trends in the field of gear development. For this reason, it is necessary to eliminate the paths where the vibrations can propagate during the design itself. Inefficient and costly experiments are often used to determine the correct shape of gear teeth. For this purpose, a computational approach to describe a contact pressure on the teeth of couplings at different misalignment and loads is proposed. The model helps to understand the composition of the contact pressure during the working mode of misalignment and its behaviour within the rotation of the gear coupling. The introductory part of thesis presents the current state of knowledge of gear couplings and a description of load distribution issues, regarding the angular misalignment, torque and friction. In the following chapter, three possible approaches to the problem are described - analytical, experimental and computational. The following work offers the introduction and creation of two different computational models, varying in different tooth shape on the hub and the sleeve. Each geometry was subjected to a different load moment, a misalignment of the hub, or the rotation of the gear coupling as a whole. The main monitored parameter was the course of contact pressure in each step, when changing the degree of misalignment or the rotation of the model. Finally, three main sets of contact pressure on the teeth are presented, in connection with the reduced pressure plotted on the toothed rings. There is derivation of results and mutual comparison of each load case. The computation approach in FEM program Ansys Workbench was used to solve the problem.
Keywords:
Crown gear coupling; finite element method; load distribution; misalignment; strain-stress analysis; tooth contact analysis; analýza zubového kontaktu; deformačne-napäťová analýza; Korunová zubová spojka; metóda konečných prvkov; rozloženie zaťaženia; vychýlenie
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/195537
guest ::
