БГТУ ВОЕНМЕХ. Цифровизация высокотехнологичных отраслей. Упражнение 2.1 Расчет реечного зацепления

Выполнено Упражнение 2.1 Расчет реечного зацепления по дисциплине "Цифровизация высокотехнологичных отраслей"

Цели расчета

Проверить работоспособность ручного пресса, способного выдержать нагрузку 2500 Н на рейке. Кроме того, нас интересует величина крутящего момента на зубчатом колесе, необходимого для реализации заданного усилия на рейке. В расчете приложим заданное усилие на рейку и извлечем реактивный момент на колесе. При расчете используем граничное условие “Remote Displacement” (удаленное перемещение) для фиксации зубчатого колеса в точке (вместо жесткого ограничения Fixed Support), поскольку эта разновидность граничного условия представляет отдельную настройку линейных и вращательных степеней свободы.

Допущения

Решение производится в плоской постановке (толщина = 12 мм).

Схематика проекта

1. Дважды щелкните на системе “Static Structural” для добавления в проект.

2. Щелкните ПКМ на ячейке Geometry и выберите пункт Свойства (“Properties”).

3. Установите тип расчета (“Analysis Type”) = “2D”. Когда это будет сделано, окно свойств геометрии можно закрыть, если оно Вам мешает.

Импорт геометрии

4.На ячейке “Geometry” щелкните ПКМ и выберите “Import Geometry”, укажите файл “Gear_Set_2D.stp”.

5.Дважды щелкните на ячейке “Model” и запустите Mechanical. 

Подготовка модели

6.Настройка рабочих единиц измерения: a. “Units > Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)”.

7.Настройка плоского напряженного состояния: a. Выделите ветвь “Geometry” дерева проекта. b. Проверьте, что опция “2D Behavior” установлена “Plane Stress” (по умолчанию).

8.Установка толщины геометрии: a. Выделите 2 детали Gear и Rack (для этого можно использовать shift или control). b. Установите в поле thickness свойств значение 12 mm.

9. Настройка контакта: a. Выделите ветвь Contacts. b.Измените тип контакта на “No Separation”.

Preprocessing

10. Создание пилотного узла: a. Выделите ветвь Model в дереве b. Перейдите в режим фильтрации геометрии «выбор кромок» (edge select). b. Выберите внутреннюю окружность ступицы колеса. c. Щелкните ПКМ > Insert > Remote Point.

Расчетная среда

11.Приложите граничные условия: a.Выделите ветвь Static Structural. b.ПКМ > Insert > Remote Displacement. c.Измените в поле Scoping method вариант приложения нагрузки на использование существующих пилотных узлов “Remote Point”. d.Выберите “Remote Point” из выпадающего списка ниже e.Установите X, Y и Rotation Z = 0.

12.Добавление frictionless support : a.Выделите правую кромку рейки. b.Щелкните “ПКМ > Insert > Frictionless Support”.

13. Добавление усилий: a.Выберите нижнюю кромку рейки. b.Щелкните “ПКМ > Insert > Force”. c.Измените в поле Define By (метод определения) на Components. d.Введите значение Y component = 2500 N.

Решение

14.Решите задачу.

15.Запросите результат Total Deformation: a. Выделите ветвь Solution. b. ПКМ > Insert > Total Deformation. c. ПКМ > Evaluate All Results.

Просмотр результатов

16.Определение реактивного момента на колесе: a. Выделите ветвь Solution. b. Из контекстного меню выберите “Probe > Moment Reaction”. c. В свойствах компонента Probe выберите “Remote Displacement” из выпадающего списка. d. ПКМ > Evaluate All Results.

Заключение

Желаемая цель определения требуемого момента на колесе, достаточного для развития усилия на рейке 2500 Н, достигнута. Искомый момент равен приблизительно 92 Н·м.