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Erweiterung der FE-basierten Zahnkontaktanalyse zur normkonformen Grübchentragfähigkeitsberechnung symmetrischer und asymmetrischer Verzahnungen

ISBN: 978-3-86359-647-7

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Kurzübersicht

The PhD thesis contributes to predict the flank load capacity for pitting strength, by means of advancements of the FE-based tooth contact analysis as implemented in the program system STIRAK. This allows using the potential of asymmetric gears to increase the pitting resistance. Thus, a method was created - according to Method A of DIN 3990/ISO 6336 - to carry out a standard-based calculation of pitting resistance using the extended calculation method of the FE-based tooth contact analysis.

Erweiterung der FE-basierten Zahnkontaktanalyse zur normkonformen Grübchentragfähigkeitsberechnung symmetrischer und asymmetrischer Verzahnungen

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Details

Bei gewissen Anwendungsfällen mit einer Vorzugs-Last-Drehrichtung, liegen unterschiedliche Anforderungen an die linke und die rechte Zahnflanke vor. Daher besteht die Möglichkeit, eine belastungsgerechte Gestaltung der Verzahnung mit unterschiedlichen Geometrien beider Flanken vorzunehmen. Das bedeutet, dass bei diesen Verzahnungen die linke und rechte Flanke der Verzahnung unterschiedliche Eingriffswinkel αn besitzen (Asymmetrische Verzahnungen). Asymmetrische Verzahnungen bewegen sich außerhalb der in den Normen berücksichtigten Erfahrungswerte. Um Beanspruchungsgrößen für diese Verzahnungen zu berechnen, liefern auf erweiterten numerischen Berechnungsverfahren basierende Auslegungswerkzeuge unabhängig von den Normverfahren Beanspruchungsgrößen, die keiner Einschränkung der geometrischen Form unterliegen.
In der vorliegenden Arbeit werden methodenbezogene Grenzen der FE-basierten Zahnkontaktanalyse, wie sie in dem Programmsystem STIRAK implementiert ist, aufgelöst, um die Berechnungsgüte zu verbessern. Darüber hinaus werden die bestehenden Abweichungen quantifiziert. Zur Validierung der Methode wird zuerst an symmetrischen Verzahnungen gezeigt, dass unter Verwendung einer minimal notwendigen Vernetzungsdichte, eine gute Korrelation mit der analytischen Beanspruchungsberechnung nach Norm erreicht wird. Anschließend durchgeführte, vergleichende Untersuchungen zwischen der Normberechnung und der neuen FE-basierten Methode zeigen, anhand von Prüfstandversuchen aus dem Stand der Technik, dass die Vorhersagegenauigkeit der FE-basierten Methode besser als die Normberechnung für die verwendeten Beispiele ist. Hieraus folgt eine Empfehlung zur Weiterentwicklung der Normberechnung. Zur weiteren Validierung der Methode wird anschließend an asymmetrischen Verzahnungen gezeigt, dass die Eingriffssteifigkeit für asymmetrische Verzahnungen berechnet werden kann. Hierzu werden Versuche auf einer Stirnradgeräuschmesszelle bzgl. des Drehfehlers überprüft. Abschließend wird anhand von Grübchenversuchen auf einem Verspannungsprüfstand gezeigt, dass die berechneten Beanspruchungen das auf die Laufzeit bezogene und erwartete Materialermüdungsverhalten wiedergeben. Somit wurde eine Methode geschaffen, eine normbasierte Berechnung der Grübchentragfähigkeit gemäß Methode A nach DIN 3990/ISO 6336 mittels der erweiterten Berechnungsmethode aus der FE-basierten Zahnkontaktanalyse durchzuführen.

Zusatzinformation

Autor Ingeli, Jan
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-647-7
Gewicht 0.236 kg
Erscheinungsdatum 11.10.2018
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