Project and simulation of engine bevel gear

Damian Miecznikowski

Abstract

The theme of Master thesis is project and simulation of engine bevel gear. The Master thesis contains 5 chapters and one technical drawing designed gear wheel. The bevel gear fulfills some assumptions of dimensions. This bevel gear can constitute one of part of designing aircraft engine. The process of designing gear wheels and gears using analytical methods has a lot space in scientific works however the computational methods of designing has not been fully exposed in the literature. The Master thesis includes two calculation methods: analytical and computer. It can constitute the next different way of solution problem of designing gear wheels in CAD programs and making stress simulation using fine element method. In the first three chapters was described division of gear wheels and gears in short. Characterized how gears can be destroyed and ways to improve their mechanical resistance. In the fourth chapter was made analytical calculation. The purpose of this calculation was defined of main dimensions of bevel gear wheel and values of pitting and bending stress. The stress calculation was made for many variants of different parameters like average normal tooth module, angle of tooth line twist and angle of tooth outline. In result of this analytical calculations were created graphs which show how this parameters affect on pitting and bending stress. One case was chosen to numerical calculation. In the fifth chapter were shown results of computer simulation. The case which was chosen in chapter fourth was created in CAD program. In CAD program were designed three-dimensional models of bevel gear wheels and next was designed model of two gear wheels on the move. The next step was examined a contact between teeth and stress analysis using fine element method. In result of this simulation was get and compared numerical values of stress with analytical values which was calculated earlier. To create model of gear and to conduct simulation was used Autodesk Inventor®. As final was created the technical drawing of designed bevel gear wheel. In this purpose was used Autodesk AutoCAD®.
Diploma typeMaster of Science
Author Damian Miecznikowski WMEiL
Damian Miecznikowski,,
- Faculty of Power and Aeronautical Engineering
Title in PolishProjekt i symulacja pracy silnikowej przekładni stożkowej
Supervisor Paweł Mazuro ITC
Paweł Mazuro,,
- The Institute of Heat Engineering
Certifying unitFaculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unitThe Institute of Heat Engineering (IHE)
Study subject / specializationEnergetyka (Power Engineering)
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date28-03-2013
Issue date (year)2013
Pages66 + rysunki
Internal identifierMEL; PD-2196
Reviewers Paweł Mazuro ITC
Paweł Mazuro,,
- The Institute of Heat Engineering
, Andrzej Teodorczyk ITC
Andrzej Teodorczyk,,
- The Institute of Heat Engineering
Keywords in Polishprzekładnie zębate, przekładnie stożkowe, koła zębate, analiza numeryczna
Keywords in Englishxxx
Abstract in PolishTematem pracy dyplomowej magisterskiej jest projekt i symulacja pracy silnikowej przekładni stożkowej. Praca zawiera 5 rozdziałów oraz 1 rysunek techniczny zaprojektowanego koła zębatego. Przekładnia spełnia pewne założenia gabarytowe. Może stanowić ona bowiem jeden z podzespołów projektowanego silnika lotniczego. Na temat procesu projektowania kół zębatych i przekładni metodami analitycznymi powstało bardzo wiele prac naukowych, jednak zagadnienie komputerowych metod projektowania nie zostało jak dotąd wyczerpująco naświetlone w literaturze przedmiotu. Praca łączy w sobie dwie metody obliczeniowe: analityczne oraz komputerowe. Może stanowić kolejne spojrzenie na proces modelowania kół zębatych w programach parametrycznych oraz przeprowadzania analiz wytrzymałościowych metodą elementów skończonych. W pierwszych trzech rozdziałach pracy został skrótowo przedstawiony podział kół zębatych i przekładni. Scharakteryzowano sposób niszczenia kół zębatych i możliwość poprawy ich właściwości mechanicznych. W czwartym rozdziale przeprowadzone zostały obliczenia analityczne. Ich celem było wyznaczenie głównych wymiarów koła zębatego oraz wartości naprężeń stykowych i zginających. Obliczenia wytrzymałościowe przeprowadzono dla wielu wariantów modułów średnich normalnych, kątów skręcenia linii zęba oraz kątów zarysu boku zęba. Na bazie tych obliczeń stworzono wykresy pokazujące wpływ powyższych parametrów na wartości naprężeń. Do dalszych obliczeń numerycznych wybrany został jeden przypadek. W piątym rozdziale przedstawiono rezultaty obliczeń komputerowych. Wybrany w rozdz. 4. przypadek zamodelowany został w środowisku CAD. W tym celu stworzono trójwymiarowy model kół zębatych, a następnie ich współpracy. Kolejnym etapem była analiza śladu przylegania oraz symulacja metodą elementów skończonych. Wynik analizy umożliwił określenie wartości naprężeń i porównanie ich z tymi policzonymi metodą analityczną. Do stworzenia modelu i symulacji pracy przekładni wykorzystano program Autodesk Inventor®. Podsumowaniem pracy było wykonanie rysunku wykonawczego zaprojektowanego koła zębatego. W tym celu skorzystano z programu Autodesk AutoCAD®.
File
D-MGR-MEL-ZSL-01 - str.99.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) D-MGR-MEL-ZSL-01 - str.99.pdf 96.22 KB
PRACA_MAGISTERSKA.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) PRACA_MAGISTERSKA.pdf 10.32 MB


Back