Sử dụng phần mềm ANSYS để tính ứng suất uốn chân răng bánh răng

ANSYS là phần mềm tiện ích, có thể tính tương đối chính xác chuyển vị và ứng suất tại các điểm của một vật rắn biến dạng chịu tải trọng. Khi vào ăn khớp, có thể coi răng của bánh răng như một dầm chìa chịu uốn. Sử dụng phần mềm ANSYS để tính toán ứng suất uốn chân răng của bánh răng sẽ nhận được kết quả tính toán có độ chính xác cao hơn so với phương pháp tính truyền thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng phần mềm ANSYS để tính ứng suất uốn chân răng bánh răngSỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ TÍNH ỨNG SUẤT UỐN CHÂN RĂNG BÁNH RĂNG USING SOFTWARE ANSYS TO CALCULATE THE BENDING STRESS IN GEAR TOOTH NGUYỄN VĂN YẾN Đại học Đà Nẵng NGUYỄN KHÁNH LINH Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT ANSYS là phần mềm tiện ích, có thể tính tương đối chính xác chuyển vị và ứng suất tại các điểm của một vật rắn biến dạng chịu tải trọng. Khi vào ăn khớp, có thể coi răng của bánh răng như một dầm chìa chịu uốn. Sử dụng phần mềm ANSYS để tính toán ứng suất uốn chân răng của bánh răng sẽ nhận được kết quả tính toán có độ chính xác cao hơn so với phương pháp tính truyền thống. ABSTRACT ANSYS is a utility program allowing for relatively accurate calculation of the deflection and stress of the deformed solid body. During operation, the tooth is considered a cantilever beam with bending load. Calculating bending stress in gear tooth with the traditional methods can hardly get high calculating precision. Calculating bending stress in gear using the software ANSYS can increase the calculating precision many times.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ trước đến nay, ứng suất uốn tại chân răng bánh răng được tính toán theo phươngpháp truyền thống. Do hạn chế của các thiết bị tính, người ta đơn giản hoá các công thức tínhtoán, dùng các hệ số trong công thức tính, trong khi giá trị của các hệ số được xác định mộtcách gần đúng. Chính vì lý do đó, kết quả tính ứng suất bằng phương pháp truyền thống có độchính xác không cao, dẫn đến bộ truyền bánh răng được thiết kế thường là thừa bền, khôngđảm bảo tính kinh tế. Hiện nay, phần mềm ANSYS đã được đưa vào sử dụng để xác định chuyển vị và ứngsuất của các vật thể biến dạng chịu tải. Phần mềm này dùng để giải các bài toán, được thiết lậptrên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn. Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp sốđặc biệt để tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trong miền xác định V của nó. Bằngcách giải các phương trình chuyển vị, xác định biến dạng của vật thể tại một điểm, từ đó sẽtính được ứng suất của vật chịu tải tại các điểm khác nhau, kết quả tính toán ứng suất có độchính xác cao hơn so với các phương pháp tính truyền thống. Với những lý do nêu trên, chúng tôi đã thực hiện tính ứng suất uốn tại chân răng bánhrăng bằng cách sử dụng phần mềm ANSYS, mong muốn nhận được kết quả tính toán có độchính xác cao hơn, nhằm thiết kế bộ truyền bánh răng đủ bền và có tính kinh tế cao hơn so vớiphương pháp tính truyền thống.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cho đến nay, khi tính toán ứng suất uốn trên răng bánh răng, đa số các nước trên thếgiới đều sử dụng công thức [1, 2, 4, 6]: 2 T1 σF = YF K Fβ K FV (1) b d W1 m Trong đó, σF là ứng suất uốn ở tiết diện chân răng của bánh răng. T1 là mô mem xoắn trên trục mang bánh răng dẫn số 1. YF là hệ số dạng răng. KFβ là hệ số tập trung tải trọng lên một phần của răng. KFV là hệ số tải trọng động. b là chiều rộng của bánh răng. dW1 là đường kính vòng tròn lăn của bánh răng dẫn số 1. m là mô đun của bánh răng. Vẽ chính xác hình dạng của răng bánh răng, có thể thực hiện bằng cách viết phươngtrình mô tả các đoạn biên dạng răng trong một hệ trục tọa độ thống nhất, sau đó vẽ đồ thị củatừng phương trình trong giới hạn đã được xác định (Hình 1). Phương trình mô tả các đoạn biêndạng răng trong hệ toạ độ vuông góc Oxy [5]: Phương trình mô tả đoạn đỉnh răng a-a: Y x = racosϕ a a y = rasinϕ (2) ϕ = π/2 ÷ (π/2+Ψ1). ra Phương trình của đoạn thân khai a-b: b x cos ω − sin ω x 2 = (3) c y sin ω cos ω y 2 d ψ3 Với ω = sa/(2ra) + inv(αa) rf ψ2 Trong đó x2, y2 là toạ độ của điểm, có góc ψ1áp lực αi, trên đường thân khai trong hệ trục tọa độvuông góc Ox2y2 ...