Proses pembuatan tidak sempurna dan tertakluk kepada penyimpangan. Penyimpangan ini berlaku dalam semua bentuk dan dibatasi oleh toleransi. Toleransi diterangkan dalam piawaian seperti ISO 1101 (Ref 1) atau ASME Y 14.5 (Ref 2). Rentang toleransi diseragamkan untuk pelbagai proses pembuatan, seperti toleransi aci dalam DIN ISO 286 (Ref 3) atau jarak pusat di DIN 3964 (Ref 4).

Dalam kebanyakan kes, penyimpangan mengikuti taburan normal, seperti yang diterangkan oleh Persamaan 1, di mana σ adalah sisihan piawai dan μ adalah nilai nominal. Penyimpangan piawai adalah ukuran penyebaran nilai -nilai di sekitar min.

Kedudukan pin planet di planet pembawa juga tertakluk kepada toleransi. Adalah diketahui bahawa pengagihan planet yang tidak sekata di sekitar lilitan membawa kepada pengagihan beban yang tidak sekata. Menurut ISO 6336 (Ref 5), pengagihan beban yang tidak sekata akibat penyimpangan dapat mempengaruhi kapasiti beban panggung planet. Di samping sengaja dilaksanakan asimetri, ia juga boleh diandaikan bahawa toleransi membawa kepada perubahan dalam perkongsian beban antara planet.

Toleransi kebanyakannya ditakrifkan sebagai penyimpangan geometri dari kedudukan yang ideal. Takrif untuk toleransi kebanyakannya dilakukan setiap bahagian. Dalam konteks kotak gear katalog, aplikasi dan keperluan untuk ketumpatan tork boleh berubah secara drastik. Ini bermakna toleransi yang ketat tidak diperlukan untuk setiap permohonan.

Jika toleransi geometri tidak dipenuhi, bahagian -bahagian itu dikeluarkan menggunakan simulasi dalam proses pelepasan khas. Kedua -dua keperluan pelanggan dan penyimpangan pengeluaran yang diukur memainkan peranan dalam proses ini. Simulasi sangat dipercayai tetapi menghasilkan sejumlah besar kerja.

Kajian ini menggunakan simulasi Monte Carlo untuk menyiasat pengaruh toleransi terhadap kapasiti beban. Simulasi ini menganalisis keselamatan peringkat planet dengan kedudukan pin planet yang berubah-ubah dan membincangkan hasilnya, termasuk kemungkinan toleransi yang bergantung kepada beban untuk kotak gear katalog. Model pengganti yang dihasilkan harus memudahkan penentuan semasa proses pengukuran sama ada bahagian itu boleh digunakan untuk perintah itu, sama ada ia akan dimasukkan ke dalam perintah lain, atau sama ada ia memerlukan pelupusan.

Model simulasi

Model simulasi dan pendekatan teoritis yang digunakan dijelaskan di bawah.

Simulasi sistem

Model simulasi didasarkan pada simulasi kotak gear kuasi statik dengan FVA-Workbench 9. 0. 2. Dalam kaedah ini, model analisis digunakan untuk mensimulasikan tingkah laku komponen kotak gear di bawah beban. Aci dianggarkan sebagai rasuk Timoshenko, galas bergulir sebagai kenalan Hertzian, dan gigi gear sebagai plat mekanikal. Pembawa planet terlalu kompleks untuk dimodelkan secara bermakna menggunakan persamaan analisis, jadi ia dimodelkan sebagai matriks kekakuan yang dikurangkan mengikut Guyan (Ref 6).

Untuk mendapatkan anjakan dalam sistem gear, dan dengan itu taburan beban pada sayap gigi, kekakuan diselesaikan secara berulang dalam sistem persamaan linear. Prosedur ini berdasarkan kaedah Rikor (Ref 7).

Simulasi sistem keseluruhan menentukan ubah bentuk semua komponen di bawah beban. Faktor beban muka KHβ dan faktor perkongsian beban k untuk pengiraan diperolehi daripada ciri -ciri kekakuan sistem mekanikal.

Pengiraan konservatif digunakan untuk reka bentuk model yang dibentangkan dalam bahagian hasil dan perbincangan. Dianggap bahawa faktor beban muka terbesar dan faktor perkongsian beban terbesar di peringkat gear planet berlaku di planet yang sama. Kapasiti beban ditentukan untuk planet ini selaras dengan ISO 6336. Kajian ini dijalankan secara eksklusif pada pembawa planet satu sisi. Oleh itu, kesilapan yang disebabkan oleh pemasangan dua bahagian dengan toleransi tidak dipertimbangkan.

Simulasi toleransi

Dalam model mekanikal, pin planet disambungkan ke plat sampingan melalui elemen gandingan, yang boleh dipindahkan dalam arah radial dan tangen. Ini mengubah kedudukan pin dan planet. Pengaruh pada gearing dianggap, khususnya pada jarak pusat, tindak balas, dan pelepasan tip. Ini mengurangkan jumlah usaha yang diperlukan untuk meshing dan pemeluwapan statik pembawa planet. Pembawa hanya perlu disediakan sekali dalam langkah pra-pemprosesan sebelum simulasi, membolehkan simulasi yang sangat cepat. Dalam makalah ini, hanya pembawa planet satu sisi yang disiasat. Bagi pembawa planet dua sisi, misalignments statik tambahan akan berlaku.

Dianggap bahawa sisihan piawai untuk kedudukan σ=6 μm dapat dicapai dalam proses pengeluaran. Rajah 1 menunjukkan pengedaran Gaussian yang dihasilkan.

Untuk memastikan penilaian keputusan yang boleh diurus, diandaikan dalam kajian ini bahawa tiada kesilapan sudut berlaku dalam proses pembuatan.

Metodologi statistik

Untuk menentukan pengaruh kedudukan pin, kedudukan 10, 000 disimulasikan dalam simulasi Monte Carlo. Dalam setiap simulasi, semua pin planet menerima sisihan baru, yang ditentukan secara rawak. Penyimpangan ini ditentukan dalam kedua -dua arah radial dan tangen mengikut pengagihan yang diandaikan dari Rajah 1, mengakibatkan superposisi dua fungsi pengedaran.

Kajian ini membentangkan kaedah untuk menilai sistem dengan toleransi, menggunakan contoh pembawa planet untuk menggambarkan dan secara statistik menilai pengaruh toleransi pembuatan pada kapasiti beban gear planet.

Pengagihan normal diandaikan untuk toleransi kedudukan di pembawa planet, dan sisihan piawai toleransi kedudukan diandaikan 6 μm. Simulasi Monte Carlo dengan pengiraan 10, 000 digunakan untuk menganalisis pengaruh sisihan. Untuk tujuan ini, bilangan simulasi dianggap mencukupi.

Keputusan menunjukkan bahawa kesimpulan yang bermakna hanya boleh dibuat dalam bentuk agregat. Untuk berbuat demikian, safeties sayap minimum peringkat planet diplotkan ke atas penyimpangan sudut. Hasilnya jelas menunjukkan bahawa penggunaan optimum adalah mungkin untuk kotak gear dengan penyimpangan kecil. Walau bagaimanapun, pembawa planet dengan penyimpangan pembuatan yang lebih besar juga boleh digunakan jika tindak balas yang membolehkan. Ini boleh dipasang dan berfungsi, walaupun dengan tork maksimum yang lebih rendah.

Dengan kesedaran ini, toleransi kedudukan geometri boleh direformulasikan seperti berikut: Adakah keperluan tork pelanggan supaya bahagian itu masih boleh digunakan walaupun penyimpangan yang lebih besar? Atau bolehkah saya mencari pelanggan lain dengan keperluan ketumpatan kuasa yang lebih rendah dalam masa terdekat? Berdasarkan pendekatan ini, penyimpangan besar hanya perlu dipertimbangkan sebagai penolakan jika kos storan lebih besar daripada keuntungan pada komponen.

Ini adalah kajian bukti-konsep di mana toleransi kedudukan planet pin di planet pembawa adalah satu-satunya parameter yang berbeza-beza. Kajian mudah menunjukkan bagaimana toleransi dapat dinilai. Peningkatan kepada sistem toleransi yang lebih besar mungkin pada dasarnya, tetapi masih terdapat beberapa soalan terbuka:

Dalam abscissa regresi, semua parameter yang mempengaruhi mesti diwakili sedemikian rupa sehingga regresi yang cukup baik dicapai.

Definisi parameter ini boleh membentuk majoriti kerja.

Oleh kerana semua pengiraan adalah bebas, menambah toleransi tambahan tidak boleh menghasilkan simulasi tambahan. Ini akan memberikan kaedah yang sangat cekap untuk menilai toleransi.