Анализ напряженно-деформированного состояния шестерен методом конечных элементов в SolidWorks

Аннотация

Данное исследование посвящено оценке напряженно-деформированного состояния прямозубого цилиндрического зубчатого колеса с помощью численного моделирования с использованием метода конечных элементов (МКЭ), реализованного в SolidWorks Simulation. Основная цель - оценить прочность зубчатого колеса при статическом нагружении с учетом температурных условий и выявить зоны концентрации напряжений. Исследование включает в себя как теоретические расчеты, так и численное моделирование. Шестерня, изготовленное из легированной стали 40Х, смоделированное в 3D, было подвергнуто силовым нагрузкам и соответствующим граничным условиям. Результаты показали, что максимальные эквивалентные напряжения оставались значительно ниже предела текучести материала, а все деформации находились в пределах упругой области. Результаты также выявили критические области, подверженные локальным пикам напряжений. Сравнение с аналитическими методами подтвердило более
высокую точность МКЭ в прогнозировании распределения напряжений. Полученные результаты способствуют оптимизации конструкции зубчатого колеса за счет повышения надежности и усталостной стойкости. Методика и результаты имеют практическое значение для повышения долговечности и эксплуатационных характеристик зубчатых механизмов в машиностроении.