전달 메커니즘으로서, 유성 기어는 기어 감속기, 크레인, 유성 기어 감속기 등과 같은 다양한 엔지니어링 실무에서 널리 사용됩니다. 유성 기어 감속기의 경우, 많은 경우 고정 차축 기어 트레인의 전달 메커니즘을 대체할 수 있습니다. 기어 전달 과정은 선 접촉이기 때문에, 장시간의 맞물림은 기어 파손을 유발하므로, 그 강도를 시뮬레이션하는 것이 필수적입니다. Li Hongli 등은 자동 맞물림 방법을 사용하여 유성 기어를 맞물리게 하고, 토크와 최대 응력이 선형임을 얻었습니다. Wang Yanjun 등은 또한 자동 생성 방법을 통해 유성 기어를 맞물리게 하고, 유성 기어의 정역학 및 모달 시뮬레이션을 시뮬레이션했습니다. 본 논문에서는 주로 사면체 및 육면체 요소를 사용하여 메시를 분할하고, 최종 결과를 분석하여 강도 조건을 충족하는지 확인합니다.

1. 모델 구축 및 결과 분석

행성기어의 3차원 모델링

행성 기어주로 링 기어, 선 기어, 유성 기어로 구성됩니다. 본 논문에서 선택한 주요 매개변수는 다음과 같습니다. 내측 기어 링의 잇수는 66개, 선 기어의 잇수는 36개, 유성 기어의 잇수는 15개, 내측 기어 링의 외경은 150mm, 탄성 계수는 ​​2mm, 압력각은 20°, 잇폭은 20mm, 어덴덤 높이 계수는 1, 백래시 계수는 0.25, 유성 기어는 3개입니다.

행성기어의 정적 시뮬레이션 해석

재료 속성 정의: UG 소프트웨어에서 그린 3차원 행성 기어 시스템을 ANSYS로 가져와서 아래 표 1과 같이 재료 매개변수를 설정합니다.

메시 생성: 유한 요소 메시는 사면체와 육면체로 나뉘며, 요소의 기본 크기는 5mm입니다.행성 기어선기어와 내부 기어 링은 접촉 및 맞물림되며, 접촉 및 맞물림 부분의 메시는 조밀화되어 있으며 크기는 2mm입니다. 먼저 그림 1과 같이 사면체 격자를 사용하여 총 105,906개의 요소와 177,893개의 노드를 생성했습니다. 그 후 그림 2와 같이 육면체 격자를 사용하여 총 26,957개의 셀과 140,560개의 노드를 생성했습니다.

하중 적용 및 경계 조건: 감속기 내 유성 기어의 작동 특성에 따라, 태양 기어는 구동 기어, 유성 기어는 종동 기어이며, 최종 출력은 유성 캐리어를 통해 전달됩니다. ANSYS에서 내부 기어 링을 고정하고 그림 3과 같이 태양 기어에 500N·m의 토크를 가합니다.

후처리 및 결과 분석: 두 격자 분할에서 얻은 정적 해석의 변위 네포그램과 등가 응력 네포그램을 아래에 제시하고 비교 분석을 수행했습니다. 두 종류의 격자의 변위 네포그램에서 최대 변위는 태양 기어가 유성 기어와 맞물리지 않는 위치에서 발생하고, 최대 응력은 기어 맞물림의 뿌리에서 발생하는 것을 알 수 있습니다. 사면체 격자의 최대 응력은 378MPa이고, 육면체 격자의 최대 응력은 412MPa입니다. 재료의 항복 한계가 785MPa이고 안전율이 1.5이므로 허용 응력은 523MPa입니다. 두 결과 모두 최대 응력이 허용 응력보다 작으며 강도 조건을 충족합니다.

2. 결론

행성기어의 유한요소 시뮬레이션을 통해 기어계의 변위변형 네포그램과 등가응력 네포그램을 얻어 이를 통해 최대 및 최소 데이터와 이들의 분포를 구한다.행성 기어모델을 찾을 수 있습니다. 최대 등가 응력의 위치는 기어 이가 파손될 가능성이 가장 높은 위치이기도 하므로 설계 또는 제작 시 이 위치에 특히 주의해야 합니다. 유성 기어 시스템 전체를 해석함으로써, 기어 이 하나만 해석하여 발생하는 오차를 극복할 수 있습니다.