Bild: Werkzeugmaschinenlabor WZL | Fraunhofer IPT
AllgemeinesForschungsberichte

Gekoppelter Eingriff

FVA 377 III | IGF-Nr. 20600-N

Methode zur Berücksichtigung des interaktiven, quasistatischen Steifigkeitsverhaltens benachbarter Eingriffe und Doppelschrägverzahnungen in der Verzahnungsauslegung

Im Projekt wurde eine Methode zur Berücksichtigung des interaktiven, quasistatischen Steifigkeitsverhaltens benachbarter Eingriffe und Doppelschräg-verzahnungen in der Verzahnungsauslegung entwickelt und validiert. Mithilfe des ausgearbeiteten Methodenträgers wird eine Vorhersage des Anregungsverhaltens sowohl bei Doppelschrägverzahnungen, als auch bei mehrstufigen Getrieben unter Berücksichtigung der Effekte durch benachbarte Zahneingriffe ermöglicht.

Zur Erreichung der Zielsetzung wurde zunächst die bestehende parametrische Eingabemöglichkeit der FE-Stirnradkette (STIRAK) angepasst, sowie die Anpassung des Eingriffsebenenmodells und die FE-Modellaufbereitung durchgeführt. Auf der Basis von Parameterstudien wurden sowohl Testverzahnungen für die Untersuchung in einem zweistufigen Prototypengetriebe als auch Doppelschrägverzahnungen zur Untersuchung mithilfe der WZL Stirnradmesszelle ausgelegt.

Mithilfe von Parameterstudien konnten Einflüsse ermittelt werden, die sich unterschiedlich auf das Anregungsverhalten von Doppelschrägverzahnungen auswirken. Eine Auswahl von Varianten wurde im Anschluss mithilfe des 5-Achs-Fräsverfahrens gefertigt und auf Maßhaltigkeit kontrolliert. Die experimentellen Untersuchungen wurden mithilfe der WZL-Stirnradmesszelle durchgeführt. Bei Untersuchungen zu zweistufigen Getriebe konnte auf ein Prototypengetriebe der Firma GKN zu-rückgegriffen werden. Abschließend wurde die entwickelte Methode anhand der ermittelten Prüfstandsdaten validiert und es wurde eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenem und simuliertem Drehfehlerverlauf festgestellt.

Die entwickelte Methode kann zur Unterstützung während des Auslegungsprozesses verwendet werden. Damit ist es in Zukunft möglich, bereits in einem frühen Stadium der Auslegung Anregungseffekte zu berücksichtigen, die durch die Kopplung mehrerer Eingriffe entstehen. Aus der Methode lassen sich Empfehlungen für funktionale Toleranzen für Fertigungsabweichungen bei benachbarten Eingriffen ableiten.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20600-N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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