Transfer der Methode zur lokalen Bestimmung der Zahnfußtragfähigkeit von Beveloidverzahnungen in Praxisanwendungen mit gekreuzten Achsen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362666660

Beveloidverzahnungen werden mit parallelen, schneidenden und windschiefen Achsen ausgeführt. In der industriellen Anwendung, vor allem in der Automobilindustrie, werden Beveloidverzahnungen mit kreuzenden und windschiefen Achsen ausgeführt. Zum derzeitigen Stand der Technik existieren Berechnungsmethoden für die Berechnung der Zahnfußtragfähigkeit von Beveloids mit parallelen Achsen sowie Berechnungsmethoden für die Zahnfußspannungsberechnung von Beveloids mit kreuzenden und schneidenden Achsen. Für die Zahnfußtragfähigkeitsberechnung von Beveloids mit kreuzenden und schneidenden Achsen existiert keine validierte Berechnungsmethode unter Berücksichtigung des örtlichen Werkstoff- und Beanspruchungszustands sowie der Zahnflankenmikrogeometrie, deren fertigungsbedingter Abweichungen und Toleranzen. Daher sollen in diesem Transferprojekt die im Vorgängerprojekt "Entwicklung und Verifikation einer Methode zur Bestimmung der Zahnfußtragfähigkeit von konischen Stirnrädern" entwickelten Berechnungsmethoden für die Zahnfußtragfähigkeit von Beveloids mit parallelen Achsen auf beliebige Achslagen erweitert und den industriellen Anwendungsfall übertragen werden. Damit ist es möglich, ungenutztes Auslegungspotenzial von Beveloids zu nutzen, woraus die Verbesserung des Einsatzverhaltens oder Senkung der Fertigungskosten resultiert. Zudem ist mit Hilfe des lokalen Ansatzes die Festlegung von Toleranzen für Modifikationen auf Basis eines funktionalen Ansatzes möglich.Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung und Anwendung einer validierten, praxisgerechten Methodik zur Optimierung der geometrischen Abmessungen und Toleranzen von Beveloidverzahnungen für kreuzende Achsen hinsichtlich der Zahnfußtragfähigkeit. Dadurch soll die Vorhersage der Zahnfußtragfähigkeit unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Abweichungen (Verschränkungen) ermöglicht werden. Das Ergebnis des Projekts ist eine industriell anwendbare Methode zur Geometrieoptimierung von Beveloids hinsichtlich ihrer Zahnfußtragfähigkeit. Sicherzustellen ist, dass die Methode alle für den industriellen Anwendungsfall signifikanten Effekte, wie systematische und statistische Fertigungsabweichungen der Geometrie, berücksichtigt sowie mit vertretbarem Aufwand eingesetzt werden kann. Die Methode umfasst dabei erstmals die Optimierung der Zahnfußtragfähigkeit unter Berücksichtigung aller signifikanten Fertigungseinflüsse. Mit einer auf den lokalen Rechenergebnissen und Versuchen basierenden Erweiterung des Normrechenverfahrens wird ein unmittelbarer Transfer in die Praxis für die Vorauslegung gewährleistet. Durch die Methode ist eine gezieltere Auslegung von Beveloids durch die Optimierung der Geometrie von Beveloids hinsichtlich Zahnfußtragfähigkeit möglich. Somit lassen sich Fehlentwicklungen und Überdimensionierungen in Bezug auf die Zahnfußtragfähigkeit vermeiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: GETRAG B.V. & Co. KG; Reishauer AG