Entwicklung einer Methode zur Ermittlung der Verzahnungshauptdaten von Evolventenverzahnungen in Achslagen mit kleinem Achswinkel und Achsversatz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hansgeorg Binz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426043448

Motiviert durch die innovativen Einsatzmöglichkeiten und eine erhöhte Nachfrage nach Beveloidrädern, soll eine durchgängige analytische Methode zur Auslegung dieser Sonderverzahnungen entwickelt werden. Der große Vorteil dabei ist neben der Ermittlung der Hauptverzahnungsdaten die direkte analytische Bestimmung der optimierten Verzahnungsdaten für einen konjugierten Eingriff ohne iterative numerische Simulationen.Trotz großer Vorteile werden viele für Beveloidräder geeignete Anwendungen mittels anderer Konzepte mit zusätzlichen Konstruktionselementen umgesetzt. Ein Grund hierfür ist das fehlende Know-How bzw. der hohe Aufwand beim notwendigen Einsatz von iterativen oder simulativen Werkzeugen bei der Auslegung. Was demnach fehlt, ist eine durchgängige analytische Methode zur Bestimmung der Verzahnungshauptdaten und Optimierung der Feingeometrie bei Vorgabe der Einbausituation. Genau diese Lücke soll durch das Forschungsvorhaben geschlossen werden. Daher soll eine Methode entwickelt werden, um Beveloidräder mit kleinem Achswinkel und Achsversatz wirtschaftlich und anforderungsgerecht auszulegen. Darüber hinaus ist durch die Verallgemeinerung des mathematischen Ansatzes eine Übertragbarkeit auf andere Verzahnungsarten möglich.Ausgangspunkt des geplanten Vorhabens ist eine hinsichtlich der Anforderungen vordimensionierte Ersatzstirnradverzahnung. Für diese Daten und die geforderte Einbausituation wird eine rein analytische Vorgehensweise entwickelt, mit der die Verzahnungshauptdaten der Beveloidradpaarung bei spielfreiem Eingriff mit mittiger Tragbildlage ermittelt werden. Darauf aufbauend kann über lokale Anpassungen der Verzahnungsdaten ein konjugierter Eingriff oder eine vorgegebene Tragbildlage und -größe eingestellt werden. Diese Berechnungsmethode wird mit einer umfangreichen Parameterstudie theoretisch und mittels exemplarisch nach dieser Methode ausgelegten Radsätzen experimentell validiert. Darüber hinaus zeigt eine Studie, dass der Ansatz auch auf andere Verzahnungsarten übertragbar ist.Die Erarbeitung dieser Berechnungsmethode für Beveloidräder und die mögliche Übertragbarkeit des mathematischen Ansatzes auf andere Verzahnungsarten weisen einen deutlichen Grundlagenforschungscharakter auf, aus dem wesentliche Erkenntnisse für die Auslegung von evolventischen Verzahnungen gewonnen werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen