В статье приведены результаты определения напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов вала-шестерни массой чуть более 9 кг как объемной конструкции с учётом пространственного приложения усилий с оценкой статической прочности по относительным эквивалентным напряжениям, которые определялись согласно IV теории прочности с помощью модуля T-Flex CAD Анализ, встроенного в учебную версию программы T-Flex CAD. В основу решения положен известный метод оценки прочности, который подразумевает рассматривание зацепления зубьев как сжатие двух цилиндров по выделенным контактным площадкам. Такие площадки и были выделены при расчете на взаимодействующих боковых поверхностях зубьев шестерни. Общий запас статической прочности шестерни составил 1,162, что больше минимально допустимого 1,1. Максимальные эквивалентные напряжения при расчете статической прочности вала-шестерни в зоне взаимодействующих зубьев шестерни на 25?% меньше, чем максимальные контактные напряжения, которые определяются стандартными методами, приведенными в известной литературе. При моделировании, хоть и использовались идеализирующие условия работы, но, несмотря на это, такой метод оценки статической прочности можно использовать на этапе проектного расчета, так как это позволяет минимизировать ошибки проектирования. Причем использование CAE модулей в расчетах прочности зубчатых передач в дополнение к стандартным методикам, позволяет снизить затраты опытно-конструкторских работ.

The article presents the results of determining the stress-strain state by the method of finite elements of a pinion-shaft weighing a little more than nine kilograms as a volumetric structure, taking into account the spatial application of forces with an assessment of the static strength by relative equivalent stresses, which were determined according to IV theory of strength using the module T-Flex CAD Analyze of the embedded in the educational version T-Flex CAD. The solution is based on the well-known method for assessing the strength, which implies considering the gearing of the teeth as the compression of two cylinders along the dedicated contact areas. Such areas were selected when calculating on the interacting side surfaces of the pinion teeth. The total static strength of the pinion was 1.162, which is more than the minimum allowable 1.1. The maximum equivalent stresses when calculating the static strength of the pinion-shaft in the area of ??the interacting pinion teeth are 25?% less than the maximum contact stresses, which are determined by standard methods given in the known literature. In the simulation, although idealizing working conditions were used, despite this, such a method for assessing static strength can be used at the stage of design calculation, since this allows minimizing design errors. Moreover, the use of CAE modules in calculating the strength of gears, in addition to standard methods, allows to reduce the costs of development work.