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

In questa relazione viene approfondita l’analisi strutturale agli elementi finiti, attraverso il software Solidworks Simulation, dell’albero intermedio di un riduttore bistadio progettato durante il corso di costruzione di macchine 1 nell’ A.A 2021/2022. Nel primo capitolo seguirà una breve descrizione sulla teoria degli elementi finiti per comprendere al meglio quali sono i concetti che stanno alla base di questo metodo di analisi. Nel secondo e terzo capitolo vengono studiati due modelli relativamente semplici ma efficaci a scopo di addestramento all’utilizzo del software che permettono di comprendere fin da subito i vantaggi ma anche i limiti che l’analisi agli elementi finiti porta con sé. Al capitolo 2 viene studiato un modello di telaio piano costituito di soli elementi trave e soggetto ad un particolare schema di carico, attraverso l’analisi agli elementi finiti verranno ricavati: la deformata in termini di spostamenti dei nodi, le reazioni vincolari, il diagramma del momento flettente, del taglio e dello sforzo normale e si vorrà infine eseguire una verifica strutturale con il metodo delle tensioni ammissibili sugli elementi del telaio. Il terzo capitolo della relazione conterrà lo studio attraverso l’analisi FEM di una piastra forata soggetta a trazione, in particolare da tale studio si vorranno ricavare i valori del fattore teorico di concentrazione delle tensioni Ktg riferito all’area lorda e confrontarlo con il valore di Ktg fornito dai diagrammi del Peterson per geometrie simili e soggette alle stesse condizioni di carico. Nei capitoli 4 e 5 si entra nella fase culminante di questa relazione, qui infatti verrà studiato l’albero intermedio del riduttore. In particolare, nel quarto capitolo verranno studiate tre sezioni critiche per l’albero, ossia: la sezione in corrispondenza dello spallamento del cuscinetto sinistro, quella situata sulla gola di scarico a U della filettatura e quella collocata sullo spallamento della ruota dentata di sinistra (o ruota 2). Dallo studio delle sezioni sopra elencate verrà determinato il fattore torico di concentrazione delle tensioni Kt a flessione il cui valore sarà verificato operando un confronto con quello fornito dai diagrammi del Peterson. L’ultimo capitolo della relazione continuerà la fase di analisi FEM sull’albero riduttore soggetto alle forze radiali e tangenziali generate dalle ruote dentate per la trasmissione del moto. In questo caso verranno determinate rotazioni e frecce dell’albero utilizzando dei diversi approcci per l’analisi, verranno infatti utilizzati e confrontati tra loro i risultati ottenuti da: analisi FEM di un modello tridimensionale dell’albero che riproduce fedelmente la sua geometria, analisi FEM di un modello monodimensionale di diametro pari a quello sottostante alle ruote dentate e quelli ricavati da una analisi tradizionale con approccio analitico attraverso l’integrazione dell’ equazione della linea elastica .