Analisi strutturali di un riduttore bistadio mediante modelli FEM su Solidworks Simulation

La seguente relazione finale ha come obiettivo quello di determinare, con il metodo degli elementi finiti, alcuni parametri utili riguardanti la verifica a fatica flessionale e la verifica a deformabilità di un componente meccanico. Il componente in oggetto è l’albero intermedio di un riduttore bistadio, progettato in precedenza, durante il corso di “Costruzione di Macchine 1”. Per la simulazione FEM, si è fatto uso del software Solidworks Simulation. Per arrivare all’analisi dei parametri di interesse riguardanti l’albero, è di fondamentale importanza fare un’introduzione sui concetti base della teoria degli elementi finiti. Prima di procedere con lo studio dell’albero, si analizzeranno due strutture, ai fini di prendere dimestichezza con le diverse opzioni di analisi che il sofware di lavoro rende disponibili. In particolare, la prima struttura affrontata è un telaio piano, dove, con il metodo degli elementi finiti, tenendo conto dei vincoli e dei carichi agenti, vengono determinati: 1. la struttura deformata, in termini di spostamenti ai nodi 2. le reazioni vincolari 3. il diagramma del momento flettente del taglio e dello sforzo normale Verrà inoltre eseguita la verifica strutturale con il metodo delle tensioni ammissibili. Il secondo corpo in esame è una piastra forata sollecitata a trazione. Mediante l’analisi FEM, verrà determinato il fattore teorico di concentrazione delle tensioni riferito all’area lorda Ktg. In seguito, verrà diagrammato l’andamento del Ktg in funzione del numero di elementi presenti lungo il bordo del foro, confrontando i valori trovati con quello fornito dal manuale del Peterson [1]. Infine, si esegue lo studio dell’albero, che si articola in due parti: 1. Determinazione con il metodo degli elementi finiti il fattore teorico di concentrazione delle tensioni Kt a flessione nelle seguenti sezioni critiche dell’albero intermedio del riduttore: - Sezione spallamento del cuscinetto sinistro; - Sezione gola di scarico della filettatura sinistra; - Sezione spallamento della ruota dentata di sinistra; 2. Determinazione con il metodo degli elementi finiti dei seguenti parametri di deformazione dell’albero intermedio del riduttore per effetto delle forze radiali e tangenziali, trasferite all’ albero dalle ruote dentate: - rotazione dell’albero in corrispondenza del cuscinetto di sinistra; - freccia dell’albero in corrispondenza del centro della ruota dentata sinistra; - freccia dell’albero in corrispondenza del centro della ruota dentata destra; - rotazione dell’albero in corrispondenza del cuscinetto di destra; Per lo svolgimento della seconda parte vengono utilizzati due modelli agli elementi finiti: 1. Un modello tridimensionale che rappresenti il reale profilo dell’albero; 2. Un modello monodimensionale costituito da tre elementi trave con un diametro costante pari al diametro dell’albero in corrispondenza delle ruote dentate. Si procederà infine a confrontare i due modelli e a riportare, commentando, i risultati ottenuti.