Das diskontinuierliche Profilschleifen und das kontinuierliche Wälzschleifen von Stirnradverzahnungen führen bei der konventionellen Erzeugung einer Breitenballigkeit zu verfahrensbedingten Verschränkungen der Zahnflanke. Der Stand der Technik zeigt, dass Abweichungen der Zahnflankenform Auswirkungen auf das Einsatzverhalten eines Getriebes zur Folge haben. Obwohl verfahrensbedingte Verschränkungen die Ausmaße genormter Zahnflankenabweichungen übertreffen können, werden diese aktuell nicht im Auslegungsprozess von Stirnradverzahnungen berücksichtigt. Dies ist vorwiegend darin begründet, dass die Auswirkungen von Verschränkungen auf das Einsatzverhalten bisher nicht systematisch untersucht und die Vorhersagemethoden verhältnismäßig aufwendig sind.

Das Ziel der Dissertation ist die Bereitstellung einer Methodik zur toleranzfeldbasierten Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für Stirnradverzahnungen unter Berücksichtigung verfahrensbedingter Verschränkungen. Hierfür werden zunächst die Auswirkungen von verfahrensbedingten Verschränkungen auf das Einsatzverhalten mithilfe von Simulationen und Prüfstandsversuchen bewertet. Für die Einbindung von Verschränkungen in den Auslegungsprozess wird daraufhin eine Methodik entwickelt, die auf der Durchführung und Auswertung von Variantenrechnungen mit der FE-basierten Zahnkontaktanalyse fußt. Zur Umsetzung der Methodik ist die Herleitung von geometriebasierten Modellen notwendig, die zur Beschreibung und Vorhersage dieser verfahrensbedingten Abweichungen befähigen.

Als Ansatz für das Beschreibungsmodell wird ein Flächenpolynom gewählt. Hierdurch ist eine Unterscheidung zwischen gewollten Modifikationen und verfahrensbedingten Abweichungen möglich. Der Wälzschleifprozess ist mit der Geometrie eines Stirnradschraubgetriebes beschreibbar. Darauf basierend wird ein einfacher mathematischer Zusammenhang für Wälzschleifverschränkungen hergeleitet, der gleichzeitig zur Berechnung des Polynomkoeffizienten genutzt werden kann. Im Falle des Profilschleifprozesses wird die Kontaktlinienbedingung von Looman [LOOM59] als Ansatz gewählt. Hiermit ist die analytische Herleitung der Polynomkoeffizienten für die Profilschleifverschränkung möglich. Die Einbindung des Flächenpolynomansatzes in die FE-basierte Zahnkontaktanalyse befähigt schließlich zur Berücksichtigung von Verschränkungen in der Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für Stirnradverzahnungen.

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Autor Hellmann, Martin
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Erscheinungsdatum 09.10.2015
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Hellmann, Martin

Berücksichtigung von Fertigungsabweichungen in der Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für Stirnradverzahnungen

ISBN: 978-3-86359-360-5
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Kurzbeschreibung

Das diskontinuierliche Profilschleifen und das kontinuierliche Wälzschleifen von Stirnradverzahnungen führen bei der konventionellen Erzeugung einer Breitenballigkeit zu verfahrensbedingten Verschränkungen der Zahnflanke. Das Ziel dieser Dissertation ist die Bereitstellung einer Methodik zur toleranzfeldbasierten Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für Stirnradverzahnungen unter Berücksichtigung verfahrensbedingter Verschränkungen.

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