Moderne Leistungsgetriebe: Verzahnungsauslegung Und Betriebsverhalten

ISBN-13: 9783642510533 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 224 str.

Manfred Weck; G. Bartsch; H. -B Bong

Opis

Die Funktionstuchtigkeit moderner "Leistungsgetriebe" wird in erster Linie von den Bauteileigenschaften der eingesetzten "Zahnrader" sowie von den Eigenschaften der Wellen-Lagersysteme und des Getriebegehauses bestimmt. Die anforderungsgerechte Auslegung der Verzahnungen stellt deshalb einen Schwerpunkt bei der Getriebekonstruktion dar. Dieses Buch behandelt die Vorgange unmittelbar im Zahneingriff moderner Leistungsgetriebe. Es werden Auslegungs- und Berechnungsverfahren beschrieben, die auf der Grundlage numerischer Simulationsrechnungen die durch den Herstellprozess erzeugte, reale Zahngeometrie vorherbestimmen. Es wird der Einfluss unterschiedlicher Werkstoffe und Warmebehandlungsverfahren auf die Tragfahigkeit der Verzahnungen untersucht und das Schwingungs- und Gerauschverhalten von Getrieben erortert. Hieraus werden konstruktive Massnahmen zur Auslegung gerauscharmer Leistungsgetriebe abgeleitet. Da die Fertigungsgenauigkeit in hohem Masse das Bauteilverhalten der Getriebe beeinflusst, erhalt der Leser ebenfalls eine Ubersicht uber moderne Verfahren zur Messung und Prufung des fertigungsbedingten Verzahnungszustandes sowie der Messdatenverarbeitung. Das Buch wendet sich gleichermassen an Studenten des Maschinenbaus und Konstruktionsingenieure in der Ind

Spis treści

1 Erweiterte Zahnrad-Berechnungsverfahren auf der Grundlage numerischer Simulationen und der Methode finiter Elemente.- 1.1 Einsatzmöglichkeiten erweiterter Berechnungsverfahren.- 1.2 Berechnung der Zahnflankengeometrie und Ermittlung der Beanspruchungsgrößen.- 1.2.1 Berechnung der Zahnflanken- und Kontaktgeometrie.- 1.2.1.1 Numerische Zahnflankengenerierung.- 1.2.1.2 Lastfreie Zahnkontaktanalyse.- 1.2.2 Beanspruchungsermittlung mit der Methode finiter Elemente.- 1.2.2.1 Generierung der Finite-Element-Struktur.- 1.2.2.2 Lösung des Kontaktproblems im Zahneingriff.- 1.2.2.3 Berechnung der Beanspruchungsgrößen.- 1.3 Einfluß der Verzahnungsgeometrie auf das Lauf- und Beanspruchungsverhalten von Zylinder- und Kegelrädern.- 1.3.1 Auswirkungen von Verzahnungsabweichungen auf die Beanspruchungen von Zylinderradgetrieben.- 1.3.2 Einfluß des Spiralwinkels auf das Lauf- und Beanspruchungsverhalten von Kegelradverzahnungen.- 1.3.2.1 Einflüsse auf das lastfreie Kontaktverhalten und die Verlagerungsempfindlichkeit.- 1.3.2.2 Einflüsse auf das Beanspruchungsverhalten.- 1.4 Methoden und Fallbeispiele zur Optimierung der Zahnflankengeometrie von Zylinder- und Kegelrädern.- 1.4.1 Zahnflankenkorrekturen zur Optimierung des Lauf- und Beanspruchungsverhaltens von Zylinderrädern.- 1.4.1.1 Korrekturgeometrien für Zylinderräder.- 1.4.1.2 Dreidimensionale Zahnflankenkorrekturen.- 1.4.1.3 Beispiele für zahnflankenkorrigierte Zylinderräder.- 1.4.2 Tragbildoptimierung an Kegelrädern durch gezielte Korrekturen der Verzahnmaschineneinstellung.- 2 Einfluß von Werkstoff, Wärmebehandlung und Fertigbearbeitung auf die Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit.- 2.1 Grundlegende Betrachtungen zur beanspruchungsgerechten Verzahnungsauslegung.- 2.2 Einfluß von Werkstoff und Wärmebehandlung auf das Beanspruchungsverhalten gehärteter Verzahnungen.- 2.2.1 Tragfähigkeitsverhalten einsatzgehärteter Verzahnungen.- 2.2.1.1 Werkstoffzustand der einsatzgehärteten Verzahnungen.- 2.2.1.2 Zahnfußtragfähigkeiten einsatzgehärteter Verzahnungen.- 2.2.1.3 Zahnflankentragfähigkeiten einsatzgehärteter Verzahnungen.- 2.2.1.4 Vergleich unterschiedlicher Werkstoffe und Gefügestrukturen einsatzgehärteter Verzahnungen bezüglich Zahnflanken- und Zahnfußdauerfestigkeit.- 2.2.2 Tragfähigkeitsverhalten nitrierter Verzahnungen.- 2.2.2.1 Werkstoffzustand der nitrierten Verzahnungen.- 2.2.2.2 Zahnflankentragfähigkeiten der nitrierten Verzahnungen.- 2.2.2.3 Zahnfußtragfähigkeiten der nitrierten Verzahnungen.- 2.2.2.4 Vergleich unterschiedlicher Werkstoffe und Gefügestrukturen gas- und plasmanitrierter Verzahnungen bezüglich Zahnflanken- und Zahnfußdauerfestigkeit.- 2.3 Tragfähigkeit von kaltgewalzten Zahnrädern.- 2.3.1 Kaltgewalzte Verzahnungen aus Vergütungsstahl.- 2.3.2 Einsatzgehärtete, kaltgewalzte Verzahnungen.- 2.3.3 Plasmanitrierte, kaltgewalzte Verzahnungen.- 2.3.4 Vergleich der Zahnflanken- und Zahnfußdauerfestigkeiten kaltgewalzter und geschliffener Verzahnungen.- 3 Schwingungs- und Geräuschverhalten von Getrieben.- 3.1 Geräuschmessung von Leistungsgetrieben.- 3.1.1 Kenngrößen.- 3.1.2 Schalldruckmeßtechnik.- 3.1.2.1 Fremdgeräusch.- 3.1.2.2 Raumeinfluß.- 3.1.2.3 Sondermeßverfahren.- 3.1.3 Schallintensitätsmeßtechnik.- 3.1.4 Vergleich und Bewertung von Sondermeßverfahren.- 3.1.5 Emissionskennfelder.- 3.1.5.1 Stirnradgetriebe.- 3.1.5.2 Kegel- und Kegelstirnradgetriebe.- 3.1.5.3 Planetengetriebe.- 3.1.5.4 Schneckengetriebe.- 3.1.5.5 Mechanisch regelbare Wandler.- 3.1.5.6 Anwendung von Emissionskennfeldern.- 3.2 Entstehung von Getriebegeräuschen, Einflußgrößen und Geräuschminderungsmaßnahmen.- 3.2.1 Entstehung von Getriebegeräuschen.- 3.2.2 Äußere Anregung des Getriebes durch Fremdeinwirkung.- 3.2.3 Innere Anregung des Getriebes durch den Zahneingriff.- 3.2.3.1 Eintrittsstoß.- 3.2.3.2 Parameteranregung.- 3.2.3.3 Verzahnungsabweichungen.- 3.2.3.4 Lastbedingte Verformung der Wellen- und Lagersysteme.- 3.2.4 Maßnahmen zur Geräuschminderung.- 3.2.4.1 Auslegung geräuscharmer Zylinderradverzahnungen.- 3.2.4.2 Zahnflankenkorrekturen.- 3.2.4.3 Auslegung geräuscharmer Kegelradverzahnungen.- 3.2.4.4 Beeinflussung des Übertragungs- und Abstrahlverhaltens von Getrieben.- 3.3 Schwingungssimulation von Getrieben.- 4 Erfassung und Verarbeitung geometrischer Abweichungen.- 4.1 Kenngrößen zur Bestimmung von Verzahnungsqualitäten.- 4.1.1 Ermittlung geometrischer Einzelabweichungen.- 4.1.2 Ermittlung von Wälzabweichungen.- 4.2 Tragbildprüfung.- 4.3 Verzahnungsmessung auf Mehrkoordinaten-Meßgeräten.- 4.3.1 Werkstückausrichtung auf Koordinaten-Meßgeräten.- 4.3.2 Berücksichtigung des Meßtasterradius.- 4.4 Rückführung der Meßdaten in den Herstellprozeß durch Analyse der geometrischen Abweichungen von Verzahnungen.- 4.4.1 Verfahren zur Bestimmung von Verzahnungsabweichungen und deren Korrektur an bogenverzahnten Kegelrädern.- 4.4.1.1 Fertigung und Wärmebehandlung.- 4.4.1.2 Flankenmessung nach Sollkoordinaten.- 4.4.1.3 Einpassung und Analyse gemessener Flanken.- 4.4.1.4 Berechnung geeigneter Korrekturen für die Verzahnmaschineneinstellung zur Kompensation der signifikanten Abweichungen.- 4.4.2 Meßdatenverarbeitung bei der Optimierung von Zylinderradverzahnungen.- 4.4.3 Meßdatenverarbeitung bei der Feinbearbeitung von Sonderverzahnungen.- 4.4.3.1 Verfahren zur Prüfung von Zylinderschnecken und Rotoren.- 4.4.3.2 Profilkorrektur durch Meßdatenrückführung.- 4.5 Ausblick.- 5 Zusammenfassung.- 6 Literatur.

O autorze

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing.E.h. M. Weck war Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen, Direktor des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und Direktoriumsmitglied des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen, in welchem er die Abteilung Produktionsmaschinen leitete. Prof.Dr.-Ing.Dr.-Ing.E.h.M.Weck war Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen, Direktor des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und Direktoriumsmitglied des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen, in welchem er die Abteilung Produktionsmaschinen leitete.