Komputerowo wspomagane modelowanie dynamiki przekładni dwudrożnych

STRESZCZENIE: W artykule zaprezentowano schemat obliczeń dynamiki przekładni dwudrożnych z użyciem programów. Zamodelowano w programie Autodesk Inventor model kół zębatych o zębach prostych służący do wyznaczania sztywności zazębienia metodą elementów skończonych. Zagadnienie wyznaczania sztywności zazębienia rozwiązano w programie ANSYS stosując do tego celu analizę nieliniową z uwzględnieniem tarcia międzyzębnego. Do rozwiązania układu równań różniczkowych obrazujących dynamikę badanej przekładni zastosowano procedurę Rungego-Kutty IV w programie MATLAB. Zaprezentowano przebieg drgań skrętnych oraz współczynnika dynamicznego K_v.

SŁOWA KLUCZOWE: dynamika przekładni, przekładnie dwudrożne, MATLAB, ANSYS.

ABSTRACT: A calculation scheme for dynamic of split-path gearbox was presented in this paper. A spur gears were modelled in Autodesk Inventor which were used to obtain stiffness of the gear tooth. The meshing stiffness was obtained using nonlinear solution with friction in ANSYS software. To solve the system of differential equations showing the dynamics of studied split-path gearbox Runge-Kutta IV procedure was used in MATLAB software. In this article torsional vibrations and dynamic factor K_v was presented.

KEYWORDS: gearbox dynamics, split-path gearboxes, MATLAB, ANSYS.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

1. Cai Y.: Simulation on the Rotational Vibration of Helical Gears in Consideration of the Tooth Separation Phenomenon (A New Stiffness Function of Helical Involute Tooth Pair), “Journal of Mechanical Design”, Transactions of the ASME 117 (1995), 460-469.
2. Cai Y., Hayashi T.: The Linear Approximated Equation of Vibration of a Pair of Spur Gears (Theory and Experiment), “Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME” 116 (1994), 558-564.
3. Drewniak J., Reszuta K., Analiza wpływu wielodrogowości na dynamikę przekładni zębatej, „Logistyka”, 4/2014, 222-229.
4. Drewniak J., Projektowanie kół zębatych walcowych, stożkowych i ślimakowych wg norm ISO, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humanistycznej, Bielsko-Biała, 2009.
5. Fernandez del Rincon A.,Viadero F., Iglesias. M., García P., de-Juan A., Sancibrian R.: A Model For the Study of Meshing Stiffness in Spur Gear Transmissions, “Mechanism and Machine Theory” 61 (2013), 30-58.
6. Grzesica P.: Wpływ obciążenia zewnętrznego na siły międzyzębne w przekładniach zębatych maszyn górniczych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2011.
7. Howard I., Jia S., Wang J.: The Dynamic Modelling of a Spur Gear in Mesh Including Friction and a Crack, “Mechanical Systems and Signal Processing” 15(5) (2001), 831-853.
8. Jaśkiewicz Z., Wąsiewski A., Przekładnie walcowe. Geometria, wytrzymałość, dokładność wykonania, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1992.
9. Kiekbusch T., Howard I., A Common Formula for the Combined Torsional Mesh Stiffness of Spur Gears, 5th Australasian Congress on Applied Mechanics, Brisbane (Australia), 2007.
10. Kiekbusch T., Sappok D., Sauer B., Howard I., Calculation of the Combined Torsional Mesh Stiffness of Spur Gears with Two- and Three-Dimensional Parametrical FE Models, “Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering” 57(2011)11, 810-818.
11. Müller L., Przekładnie zębate. Dynamika, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1986.
12. Osiński J., Kamiński E., Drgania parametryczne modelu jednostopniowej przekładni zębatej uwzględniającej tłumienie i stałe obciążenie, Archiwum Budowy Maszyn, tom XXVIII, zeszyt 1, Warszawa, 1981.
13. Yu H., Eberhard P., Zhao Y., Wang H., Sharing Behavior of Load Transmission on Gear Pair Systems Actuated By Parallel Arrangements of Multiple Pinions, “Mechanism and Machine Theory” 65 (2013), 58-70.
14. Reszuta K., Analiza dynamiki przekładni zębatych dwudrogowych, praca dyplomowa magisterska, Akademia Techniczno-Humanistyczna, Bielsko-Biała, 2014.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.7.289