Компьютерный анализ изгибной прочности прямых и бочкообразных зубьев в условиях перекоса - Сызранцева, Ксения Владимировна; Сердюк, Иван Сергеевич; Трубкин, Данил Александрович (Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2025)
В статье представлены результаты компьютерного моделирования для исследования характера распределения изгибных напряжений в основании прямых и бочкообразных зубьев цилиндрических передач в условиях перекоса осей колес. Известно, что наибольшее влияние на нагрузочную способность и долговечность цилиндрических передач оказывает неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий, связанная с перекосом поверхностей зубьев в зацеплении, приводящая к сокращению длины площадки контакта и возникновению кромочного контакта зубьев. Результатом этого является кратное снижение ресурса передачи по контактной или изгибной прочности. Повысить долговечность цилиндрических передач при работе их в условиях перекосов осей колес позволяют прямозубые передачи с продольной (бочкообразной) модификацией зубьев. Проведен сопоставительный конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния прямого и бочкообразного зуба при их нагружении погонной нагрузкой в вершине зуба при варьировании угла перекоса в пределах 0...8 минут. Компьютерное моделирование выполнялось в ANSYS Mechanical APDL. Законы распределения погонной нагрузки по продольной координате зуба были получены аналитическим методом для различных углов перекоса на основе решения объемной контактной задачи с учетом собственных и контактных деформаций зубьев, а также краевых эффектов. В результате компьютерного моделирования получены картины распределения растягивающих напряжений в основании зуба и установлено снижение напряжений на 15 % с помощью бочкообразной модификации. Предложенный метод прочностного расчета позволяет еще на этапе синтеза передачи обосновать выбор бочкообразной продольной модификации зубьев, обеспечивающий снижение изгибных напряжений в передаче при ее работе в условиях перекоса заданной степени.