При разработке новых коробок передач расчет корпуса часто выполняется независимо от конструкции трансмиссии. Цель состоит в том, чтобы достичь достаточного срока службы с низким коэффициентом трения и низким уровнем шума при работе. Для этого используется программное обеспечение для коробки передач, такое как Kisssoft. В корпусе основное внимание уделяется необходимой прочности, малому весу, а также производимому с допуском и экономически выгодному производству. Программа расчета, используемая для этого, является программой FE, такой как Ansys.
Изучение взаимодействия и взаимодействия корпусов и коробок передач с соответствующей связью практически не проводится из-за нехватки времени и отсутствия адаптированного программного обеспечения для моделирования.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Высокие требования в гонках
В гонках на мотоциклах требования к парному дизайну особенно высоки. В то же время жесткость корпуса мотоцикла оказывает большое влияние на общую жесткость окружающей конструкции рамы и, следовательно, на ходовые качества. По той же причине зоны подшипников редуктора спроектированы так, чтобы быть максимально жесткими и негабаритными с точки зрения технологии передачи.
Чтобы обеспечить интерактивную разработку корпуса и коробки передач, требовался последовательный подход в совместном проекте между Kisssoft AG, Suter Industries AG (ранее Suter Racing Technologies AG) и Cadfem (Suisse) AG. Основное внимание было уделено влиянию жесткости корпуса на статический расчет привода или зубьев, а также распределению нагрузки в зубчатом контакте переключающихся зубьев. Использовалась коробка передач двигателя гоночного мотоцикла Moto3 от Suter Industries AG.
Дизайн трансмиссии
Последовательная 6-ступенчатая механическая коробка передач, состоящая из коленчатого вала, первичного и вторичного валов, была смоделирована кинематически в Kisssys. Это означает, что зубчатые колеса могут быть рассчитаны индивидуально или совместно с учетом рабочих скоростей и крутящих моментов (Рисунок 2). Размеры редуктора и подтверждение срока службы отдельных зубчатых колес, валов и роликовых подшипников с учетом требуемой усталостной прочности являются результатом этой конструкции редуктора.
В Kisssoft валы рассчитаны с упругим изгибом, подшипники качения также имеют упругую деформацию из-за их нелинейной жесткости. Таким образом, положение зубов относительно контакта с зубом может быть рассчитано очень реалистично. Анализ контакта зубьев в Kisssoft оценивает свойства ходовой части в отношении распределения нагрузки и шумового возбуждения. Кроме того, было изучено влияние корпуса и его соответствия на контакт зуба.
Соединение корпуса и коробки передач расчет
Все компоненты, которые влияют на жесткость коробки передач - корпус редуктора, рама, цилиндр и головка цилиндра - были смоделированы в Ansys. При моделировании также учитывались нелинейные эффекты, такие как предварительные нагрузки болтов и фрикционные контакты между деталями. Модель FE была очень детализированной с более чем 1 млн. Узлов.
Шесть опорных центров трех валов в коробке передач были определены как главные узлы для редукции модели с использованием метода суперэлементов. На следующем этапе нелинейная модель была автоматически линеаризована в Ansys и уменьшена до 36 степеней свободы.
Результаты расчета переданы
Затем была рассчитана жесткость корпуса, и значения, полученные для расчета сил реакции подшипника в виде матрицы жесткости, были автоматически связаны с программным обеспечением Kisssys. Силы реакции подшипника, в свою очередь, послужили последним этапом для расчета деформаций и напряжений на корпусе в Ansys.
Таким образом, последующая оптимизация контакта зуба в Kisssoft может быть выполнена с учетом соответствия корпуса. С соответствующими модификациями фланга была достигнута сбалансированная и прочная конструкция.
Как обычно в новом процессе моделирования, были проведены различные сравнения и тесты для проверки и проверки модели КЭ и всего процесса расчета. В дополнение к сравнению расчетов в Kisssoft и Ansys, коробка передач была сохранена и измерена на испытательном стенде так же, как настоящий мотоцикл.
Проверка с помощью оптического измерения
Конструкция двигателя, трансмиссии и рамы была испытана в лаборатории на испытательном стенде. Статический крутящий момент был приложен к системе как нагрузка на выходной вал, в то время как коленчатый вал был зафиксирован. Благодаря измерениям оптической деформации, выполненным с помощью системы Tritop от GOM, реальное поведение компонентов теперь можно сравнивать с результатами нового метода анализа. И в этом случае соглашение было очень хорошим.
Благодаря интегрированному процессу расчета конструкции коробки передач и конструкции корпуса, конструктор располагает современным инструментом, который может учитывать взаимодействие корпуса и трансмиссии. Эта функциональность необходима для самых высоких требований к легкости конструкции и долговечности. (JV)
* Доктор Джампаоло Францозо работает в Cadfem (Suisse) AG, Урсе Фазеле из Suter Industries AG, Юрге Лангхарте из Kisssoft AG