ارزیابی مبتنی بر روش اجزای محدود از توزیع تنش و ضریب اطمینان در گیربکس های سیکلوئیدی با شفت های تیتانیومی

در این پژوهش به منظور بهینه سازی گیربکس های اتوماتیک سبک و پربازده، یک نمونه سیکلوئیدی طراحی و با استفاده از تحلیل اجزای محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفت. مدل تحت گشتاور ۱۰۰ نیوتن میلی متر و قیود واقعی شبیه سازی شد. دو ترکیب ماده ای ارزیابی گردید، ترکیب اول ترکیبی از چرخ دنده ها و شفت زیر بلبرینگ از فولاد آلیاژی و سایر اجزا از آلومینیوم، ترکیب دوم نیز شفت زیر بلبرینگ از تیتانیوم، چرخ دنده ها از فولاد و اجزای سبک تر از آلومینیوم. شاخص های تنش ون میسز، تغییر شکل و ضریب اطمینان مبنای ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد در ترکیب نخست بیشینه تنش ۶۰۰ مگاپاسکال و ضریب اطمینان ۰.۷ بوده که احتمال شکست را افزایش می دهد، در حالی که جایگزینی تیتانیوم در ترکیب دوم تنش را به ۳۵۰ مگاپاسکال کاهش داده و ضریب اطمینان را به ۲.۴ ارتقا داد. هرچند تغییر شکل دندانه ها اندکی افزایش یافت، اما در محدوده مجاز باقی ماند. آزمون های عملی نیز با اختلاف ۱۰ تا ۱۴ درصد، نتایج عددی را تایید کردند. در مجموع، ترکیب دوم با کاهش تنش بحرانی، افزایش ایمنی و نسبت استحکام به وزن مناسب، گزینه ای بهینه برای کاربردهای خودرویی، رباتیکی و هوافضایی محسوب می شود.

Keywords:

بهینه سازی , گیربکس اتوماتیک , مواد سبک و مقاوم , تحلیل تنش , تغییر شکل , انسیس , سالیدورک , چرخ دنده سیکلوئیدی