Modellering och analys av kuggrigg

Sammanfattning: Denna rapport har skrivits som ett resultat av ett kandidatexamensarbete på uppdrag av Sveriges Transmissionskluster i samarbete med Institutionen för Maskinkonstruktion vid KTH. Rapporten beskriver modellering samt styvhets- och egensvängningsanalyser av en kuggrigg, FZG Standard Test Rig, som vid KTH skall användas vid tester av skvalpförluster i växellådor. Kuggriggen modellerades först mycket detaljerat i CAD-programmet Solid Edge. Därefter förenklades modellen i flera steg och överfördes till ANSYS. Där utfördes en styvhets- och egensvängningsanalys med hjälp av FEM. Kuggingreppen har beskrivits med glidande och rullande kontakt och de lager som har förenklats har uttryckts som solidkroppar med bestämd styvhet. Den maximala vriddeformationen i axlarna blev 4,5 grader då riggen var belastad med 1000Nm. Det visade sig att vridstyvheten i axlarna inte varierade linjärt och att deformationen i växellådorna inte ökade i proportion till belastningen. Den lägsta uppmätta frekvensen blev 136Hz, vilket motsvarar 8160rpm, detta då riggen är belastad med 50Nm. För frivibrationsanalysen som utfördes uppskattas frekvensen till 198Hz, 11885rpm. Egenfrekvenserna ligger båda långt utanför riggens arbetsområde men vad som inte undersökts är hur störningarna, som kuggingreppen ger upphov till, påverkar systemet. Vid maximal belastning uppgick den lägsta säkerheten mot plasticering till en faktor 4 och infaller då i den drivande växellådan.Modellen och analyserna baseras på en verklig kuggrigg som, då arbetet inleddes, mättes upp och fotograferades för att möjliggöra återskapandet av kuggriggen i Solid Edge. Analyserna baserar sig sedan på den återskapade modellen och inga verkliga försök har genomförts. Tillsammans med denna rapport är CAD-modellen, en demonstrationsfilm av riggens funktion och ANSYS-analysen resultatet av detta kandidatexamensarbete.