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Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur funktionsorientierten Auslegung von topologischen Zahnflankenmodifikationen für Beveloidverzahnungen. Dabei wird insbesondere die Analyse der Herstellbarkeit der topologischen Zahnflankenmodifikationen in die Auslegungsmethode integriert. Diese Analyse basiert auf einer Herstellsimulation mit Abrichtsimulation zur Abbildung des Diagonalwälzschleifprozesses. Über eine Optimierungsmethode werden die Herstellsimulation und die FE-basierte Zahnkontaktanalyse verknüpft und es wird eine topologische Zahnflankenmodifikation ermittelt, welche herstellbar ist, eine Robustheit gegenüber Abweichungen von der Solltopografie aufweist und das Einsatzverhalten der Beveloidverzahnung verbessert. Die Optimierungsmethode wird durch die Nutzung von Metamodellierungskonzepten beschleunigt, sodass eine bessere Abdeckung des Parameterraumes und damit eine zeiteffiziente Ermittlung des globalen Optimums ermöglicht wird.
Im ersten Schritt werden geeignete Methoden zur geometrischen Beschreibung der topologischen Zahnflankenmodifikationen entwickelt. Im zweiten Schritt wird die Herstellsimulation um eine Abrichtsimulation und eine höherwertige Abbildung der Prozesskinematik erweitert. Die Herstellsimulation wird sowohl auf Beveloidverzahnungen als auch auf Stirnradverzahnungen erfolgreich angewendet. Die Herstellsimulation wird anhand von Schleifversuchen an einer Schrägverzahnung validiert. Der Vergleich zwischen Simulation und Versuch zeigt sowohl qualitativ als auch quantitativ sehr gute Übereinstimmungen.
Der dritte Schritt befasst sich mit der Anwendung der Auslegungsmethode. Dazu wird zunächst das Potenzial von topologischen Zahnflankenmodifikationen zur Verbesserung des Einsatzverhaltens von Beveloidverzahnungen simulativ mit der Zahnkontaktanalyse analysiert. Anschließend wird eine geeignete Prüfverzahnung ausgelegt und drei verschiedene Varianten einer Mikrogeometrie werden ermittelt. Der Vergleich der Drehfehlerverläufe und der Tragbildvergleich zeigen eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Versuch. Mit der in dieser Arbeit entwickelten Methode, die sowohl auf Beveloid- als auch auf Stirnradverzahnungen angewendet werden kann, steht somit ein validierter Ansatz zur Auslegung von topologischen Zahnflankenmodifikationen zur Verfügung. Insbesondere der Ansatz der Sensitivitätsbetrachtung gegenüber Fertigungsabweichungen stellt eine Neuheit gegenüber bestehenden Auslegungsmethoden dar.