23822

MEC2 254

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي

فني و مهندسي

1403/02/31

73 ص.

مهرداد پورسينا

فرهاد حاجي‌ابوطالبي

چرخ‌دنده غلتش خالص , نقطه درگيري , تحليل تنش , بهينه‌سازي

بازدهي در سيستم‌هاي انتقال قدرت از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. به همين دليل استفاده از چرخ‌دنده‌هاي غلتش خالص در سيستم‌هاي انتقال قدرت پيشنهاد مي‌گردد. در اين پژوهش بهينه‌سازي پروفيل دندانه در چرخ‌دنده‌هاي غلتش‌خالص به منظور كمينه كردن تنش‌هاي تماسي و خمشي مورد بررسي قرار‌مي‌گيرد. در ابتدا با تكيه بر معادله حركت خطي نقطه‌درگيري در چرخ‌دنده‌هاي غلتش خالص و با استفاده از ماتريس‌هاي انتقال، معادلات پارامتري منحني‌هاي درگيري استخراج مي‌شود. سپس با فرض پروفيل‌هاي دايره‌اي محدب براي اين نوع چرخ‌دنده‌ها، معادلات منحني‌هاي درگيري به معادلات صفحات درگير دندانه‌ها تعميم داده‌مي‌شود. در ادامه با در نظر گرفتن منحني‌هاي هرميت به عنوان پروفيل ريشه دندانه معادلات صفحات ريشه دندانه نيز تعيين مي‌گردند. در قدم بعد دو چرخ‌دنده غلتش خالص درگير با استفاده از نرم افزار تجاري آباكوس شبيه سازي شده و تنش‌هاي تماسي و خمشي ناشي از اين درگيري استخراج مي‌گردد. اين دو تنش اساس طراحي چرخ‌دنده‌ها مي‌باشند. در ادامه اين تنش‌ها با تنش‌هاي موجود در چرخ‌دنده‌هاي اينولوتي مقايسه مي‌شوند. هم‌چنين نتايج حاصل از شبيه‌سازي با مقادير به‌دست آمده از پژوهش‌هاي موجود قياس مي‌شود. در پايان به منظور كاهش تنش‌هاي تماسي و خمشي حاصل از درگيري، هندسه چرخ‌دنده‌هاي غلتش خالص مورد بهينه‌سازي قرار مي‌گيرند. در قدم اول متغيرهاي هندسي دندانه معرفي مي‌شوند و بعد از آن با استفاده از روش الگوريتم ژنتيك بهينه‌سازي انجام مي‌پذيرد. پس از بهينه‌سازي آناليز حساسيت بر روي هريك از پارامترهاي بهينه‌سازي صورت مي‌گيرد.

Pure rolling gears , Contact point , Stress analysis , Optimization

Contact and bending stress optimization of pure rolling cylindrical helical gear drives with circular arc profile

مهندسي مكانيك

The importance of efficiency in power transmission systems cannot be overstated; thus it is recommended to use pure rolling gears in power transmission systems. In this research, tooth profile optimization is investigated to minimize contact and bending stresses in pure rolling gears. Initially, based on the equation of linear motion of the contact point, the parametric equations of the contact curves are derived. Then, assuming convex circular profiles for pure rolling gears, the equations of contact curves are extended to the equations of contact surfaces of the gears. Continuing, by considering Hermite curves as the root profiles, the equations of the root surfaces of the gears are also determined. In the next step, the meshing of pure rolling gears is simulated using Abaqus, and the bending and contact stresses are determined. In the next step, these stresses are compared with the existing stresses in the involute gears. Furthermore, the results obtained from the simulation are compared with the values obtained from existing research studies. Finally, to reduce the contact and bending stresses of the simulated pure rolling gears, an optimization process is carried out. In the first step, geometric variables of the gear tooth profile are introduced, and then by an optimization process using a genetic algorithm, contact and bending stresses are minimized. After optimization, sensitivity analysis is conducted on each of the optimized parameters.

5