MKP analýza ozubení s mikrogeometrickými modifikacemi s využitím konvenčního výpočtářského SW

Roman Potrok

Master's thesis

FEM analysis of gearing with microgeometric modifications using conventional computing software

Abstract:

Tato diplomová práce se zaměřuje na použití metody konečných prvků (MKP) k analýze ozubení s mikrogeometrickými modifikacemi. Cílem práce je prozkoumat vliv těchto modifikací na chování ozubení v různých podmínkách zatížení. Práce se také zabývá využitím běžně dostupného výpočetního softwaru pro provádění MKP analýz ozubení, což může přinést ekonomické a časové výhody oproti specializovaným softwarovým řešením. Diplomová práce se v první části zabývá problematikou mikrogeometrických modifikací. Jsou zde popsány druhy chyb ozubení, význam těchto modifikací, jejich výroba, základní typy modifikací. Následující část diplomové práce pojednává o návrhu přesného 3D modelu evolventního ozubení dle ČSN pomocí vhodného programu, na kterém je vytvořena mikrogeometrická modifikace ozubení. Vytvořený 3D model modifikovaného soukolí je exportován do prostředí ANSYS Workbench a je na něm provedena pevnostní MKP analýza po dobu trvání záběru. Výsledky těchto analýz byly prezentovány pomocí kontaktních a tlakových obrazců a porovnány pro různé velikosti zatížení. Celý postup tvorby 3D modelu modifikovaného ozubeného soukolí, export do prostředí ANSYS Workbench, nastavování MKP analýzy a vyhodnocení výsledků analýz jsou v rámci této diplomové práce detailně a metodicky popsány a práce tak může sloužit jako návod pro analyzování modifikovaného soukolí pomocí MKP analýzy.

Abstract:

This master's thesis focuses on the application of the Finite Element Method (FEM) for analysing gears with microgeometric modifications. Its aim is to investigate how these modifications influence gear behaviour under various loading conditions. Additionally, the thesis explores the utilization of commonly available computational software for performing FEM analyses of gears, potentially offering economic and time-saving benefits compared to specialized software solutions. The first part of the thesis addresses the issue of microgeometric modifications. It outlines types of gear errors, the significance of these modifications, their manufacturing process, and basic modification types. The subsequent section of the thesis discusses the design of an accurate 3D model of involute gearing according to the ČSN standard using appropriate software. Microgeometric modification of the gear is applied on this model. The created 3D model of the modified gear is then exported to the ANSYS Workbench environment, where a structural FEM analysis is conducted for a specified duration of operation. The results of these analyses are presented using contact and pressure patterns and are compared for various loading conditions. The entire process of creating the 3D model of the modified gear, exporting it to the ANSYS Workbench environment, configuring the FEM analysis, and evaluating the analysis results is thoroughly and systematically described within this master's thesis. Thus, the thesis can serve as a guide for analysing modified gears using FEM analysis techniques.

Keywords

Konvergence sítě, MKP analýza, Tlakové obrazce, Kontaktní obrazce, Záběr soukolí, Přesný 3D model, Mikrogeometrická modifikace ozubení, Úchylky tvaru zubů, Nelineární úloha

Keywords

Mesh convergence, FEM analysis, Pressure patterns, Contact patterns, Gear engagement, Accurate 3D model, Microgeometric modification of gearing, Deviations of tooth shape, Nonlinear problem

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2024
• Supervisor: Jan Pavlík
• Reader: Lukáš Hruzík

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme / field:
Strojní inženýrství / Konstrukční a procesní inženýrství