CompMechLab®-исследование. Проектирование и расчет редуктора с помощью программной среды KISSsoft/KISSsys за один день

Цель работы - проектирование и расчет редуктора с помощью программной среды KISSsoft/KISSsys.

Исходные данные - схема конструкции редуктора и выходные значения мощности и оборотов вала.
Схема представлена на рис. 1. Редуктор включает в себя червячную, цилиндрическую и коническую передачи. Между цилиндрической и конической передачами, а также между валом электродвигателя и входным валом редуктора установлены упругие муфты. Поток мощности подается на червяк. Снимается мощность с колеса конической передачи. Выходное значение мощности равно 5 кВт при частоте 9 об/мин, ресурс 7500 ч.

Рис. 1. Схема конструкции редуктора

Ход работы

Проектирование начинаем в модуле KISSsys с создания группы, включающей 5 валов. Для каждого вала создаем входящие в него элементы: подшипники, зубчатые колеса, муфты и т.п.; задаем нагрузки. В ходе проектирования выполняем расчеты самого вала, подшипников, шпонок, шлицевых соединений и пр. Добавляем связи между элементами. На рис. 2 изображен пример задания связи для упругой муфты. 

Рисунок 2. Определение элементов связи упругой муфты

Задаем подвод и отвод мощности. На рис. 3 представлено окно задания выходных параметров редуктора.

Рисунок 3. Задание выходных параметров редуктора

Когда все условия определены, производим расчет кинематики редуктора. Кинематическая схема согласно заданным параметрам приведена на рис. 4.

Рисунок 4. Схема редуктора

Выполняем расчет редуктора в программе KISSsoft:
- расчет зубчатых передач (рис. 5),
- расчет валов (рис. 6),
- расчет подшипников (рис. 7),
- расчет шпоночных и шлицевых соединений.

Рисунок 5. Расчет цилиндрической зубчатой передачи в интерфейсе KISSsoft

Рисунок 6. Расчет вала червячного колеса (быстроходного вала цилиндрической зубчатой передачи)

Рисунок 7. Расчет подшипников тихоходного вала цилиндрической зубчатой передачи

После выполнения расчетов добавляем 3D-вид спроектированного редуктора. Затем выполняем позиционирование валов друг относительно друга:
- задание координат (в полярной или декартовой системе координат);
- позиционирование по зубчатой цилиндрической/зубчатой конической/червячной передаче (указываются значения межосевого расстояния, угла взаимного расположения валов и угла контакта);
- параллельно двум валам/валу или группе.
Когда позиционирование валов завершено, законченная модель редуктора представлена рис. 8. В программной среде KISSsys есть возможность задавать цвета деталей и компонентов.

Рисунок 8. 3-D модель спроектированного редуктора

Готовую модель можно экспортировать в распространенные СAD-системы: SolidWorks, Pro/ENGINEER, CATIA и другие. На рис. 9 представлен спроектированный редуктор, экспортированный в среду Pro/ENGINEER как сборка, каждый элемент которой можно открыть, редактировать и сохранить как отдельную деталь (рис. 10).

Рисунок 9. Сборка редуктора в Pro/ENGINEER

Рисунок 10. Червяк в среде Pro/ENGINEER

В созданный проект можно добавить пользовательский интерфейс - таблицы, содержащие значения по расчетам передач, валов, шпонок, подшипников и т.п. В программной среде KISSsys поддерживается возможность настройки обратной связи для этих таблиц, что позволяет изменяя значение в таблице, изменять и сам расчет, что намного упрощает и ускоряет работу над проектом.

Выводы

Cпомощью программной среды KISSsoft/KISSsys выполнено моделирование и расчёт редуктора при задании выходных параметров. По результатам расчетов построена 3D-модель редуктора. Чертежи экспортированы в CAD-систему Pro/ENGINEER и могут быть использованы для дальнейшей работы. Данный проект был выполнен менее, чем за один рабочий день, что свидетельствует о высокой эффективности  программной среды KISSsoft/KISSsys для проектирования и расчетов редукторов.

Краткая информация о KISSsoft/KISSsys и модуле GPK.

Компания KISSsoft AG создала новую CAE-систему – GPK, основанную на саб-модуле KISSsys для проектирования коробок передач. Благодаря GPK, у инженеров-проектировщиков появился высокоточный инструмент для измерения, оптимизации и оценки производительности промышленных коробок передач. Вместо того, чтобы работать с несколькими независимыми расчётами, можно промоделировать коробку передач целиком и осуществить одновременный анализ всех передач, валов и подшипников. Итоговую геометрию модели можно экспортировать в такие CAD-системы как Autodesk Inventor, CATIA, Pro/Engineer, Solid Edge, SolidWorks посредством step-файла, что позволяет улучшить взаимодействие в рамках двух процессов: дизайн модели и расчетный анализ. 

Интегрированный в анализ коробок передач программный модуль GPK также позволяет инженерам осуществлять анализ эффективности работы коробки и оценивать итоговые затраты даже на начальной стадии проектирования её дизайна. Всесторонние функции мониторинга и документирования обеспечивают возможность рационального и быстрого документирования работы согласно принятым сейчас стандартам качества. 

 

 

Модуль GPK также помогает в работе инженерам по продажам, поскольку позволяет за считанные минуты осуществить повторный анализ имеющейся коробки передач на основе конкретных данных заказчика. Это ставит инженеров, работающий  в KISSsoft, в выгодное положение, так как позволяет им отвечать на вопросы пользователя, касающиеся технических аспектов продуктов, быстро и информативно. 

 

Во всех вычислениях, проводимых с помощью модуля GPK, используются решения хорошо известного и заслуживающего доверия программного обеспечения KISSsoft, которые согласованы с настоящим стандартами DIN/ISO/AGMA. Это гарантирует, что все выполненные в модуле вычисления удовлетворят любых заказчиков. В настоящее время возможно моделирование многоступенчатых коробок передач с винтовыми зубчатыми колесами и многоступенчатых коробок передач с коническими зубьями, моделирование других типов коробок передач станет возможным в ближайшее время.

В конце 2011 года российская высокотехнологичная инжиниринговая компания ООО "Лаборатория "Вычислительная механика" (CompMechLab® Ltd.) и швейцарская компания KISSsoft AG подписали Соглашение о дистрибьюции программного обеспечения KISSsoft/KISSsys в России, странах СНГ и Балтии.

KISSsoft/KISSsys – это программные системы, предназначенные для всеобъемлющих работ по проектированию, расчёту и оптимизации деталей машин, таких как валы, зубчатые колёса и шестерни, редукторы, синхронизаторы, пружины, соединительные элементы и коробки передач. Модули системы KISSsoft позволяют задавать различные зависимости и связи между элементами трансмиссии, устанавливать критерии оптимизации и многое другое.

Примеры применения программных системм KISSsoft и KISSsys:

Результаты применения KISSsoft для проектирования зубчатых соединения различных типов

Результаты применения KISSsoft

Применение KISSsoft/KISSsys для проектирования трансмиссии в тракторах	Применение KISSsoft/KISSsys для проектирования коробок передач автомобиля-крана
Применение KISSsoft/KISSsys для проектирования дизельного двигателя Liebherr D9508	Применение KISSsoft/KISSsys для проектирования коробок передач в болидах Формулы 1

Специализированный сайт - www.KISSsoft.CompMechLab.ru