Form and strength properties of spur gear tooth root with consideration of technological factors.

• Autorzy: Kawalec Andrzej , Wiktor Jerzy

Warianty tytułu

PL

Zarys i właściwości wytrzymałościowe podstawy zęba uzębienia walcowego z uwzględnieniem czynników technologicznych.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents analysis of an influence of technological parameters and methods of machining gears on the form and strength properties of spur gear tooth root. Different technological factors conditioning tooth fillet profile and tooth bending strength are considered type of applied tool, association of pretreatment and finishing of machined gear, and parameters of applied tool. Generation of corresponding models of gear segments and numerical computations of stresses at tooth root are based on finite elements method. Principal idea of optimizational calculations of design and technological parameters determining both gear and its machining is proposed. Conclusions, following the analysis of form and strength properties of spur gear tooth root obtained after machining with certain tooth, presented in the paper, can be helpful in proper selecting of optimal values of corresponding design and technological parameters.

PL

W pracy przedstawiono wpływ parametrów technologicznych i metod obróbki kół zębatych na zarys i właściwości wytrzymałościowe podstawy zęba walcowego koła zębatego. Uwzględniono różne czynniki technologiczne wpływające na zarys krzywej przejściowej i na wytrzymałość na zginanie: rodzaj zastosowanego narzędzia, skojarzenie obróbki wstępnej i wykańczającej koła zębatego oraz parametry zastosowanego narzędzia. Modele stosowanych segmentów kół zębatych oraz numeryczne obliczanie naprężeń są oparte na metodzie elementów skończonych. Zaproponowano podstawową ideę optymalizacyjnych obliczeń parametrów konstrukcyjnych i technologicznych charakteryzujących zarówno koło zębate, jak i jego obróbkę. Wnioski, wynikające z analizy zarysu i właściwości wytrzymałościowych podstawy zęba walcowego koła zębatego wykonanego z zastosowaniem określonego narzędzia podane w niniejszej pracy, mogą być przydatne we właściwym wyborze optymalnych wartości parametrów konstrukcyjnych i technologicznych.

Słowa kluczowe

EN

gear; finite element method; numerical modelling; CAE; computer-aided engineering

PL

koło zębate; metoda elementów skończonych; modelowanie numeryczne; CAE; komputerowe wspomaganie prac inżynierkich

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 25, nr 1
• Strony: 35--57

Twórcy

autor

Kawalec Andrzej

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, ul. W.Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Wiktor Jerzy

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, ul. W.Pola 2, 35-959 Rzeszów

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, ul. W.Pola 2, 35-959 Rzeszów, phone/fax [phone]

Bibliografia

• [1] F.L. Litvin: Gear geometry and applied theory. Prentice-Hall, New York 1994.
• [2] D.P. Townsend: Dudley's gear handbook. McGraw-Hill, New York 1992.
• [3] J. Rybak: The unified calculation system of generation tools for involute cylindrical gears. Research Papers Rzeszów University of Technology, Rzeszów, No. 7/1, 1983.
• [4] A. Kawalec, J. Wiktor: Analytical and numerical method of determination of spur gear tooth profile machined by gear tools. Advances in Technology of the Machines and Equipment, 23 (1999) 2, 5-28.
• [5] K.J. Bathe: Finite element procedures. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1996.
• [6] M. Kleiber ed.: Handbook of computational solid mechanics. Springer, Berlin 1998.
• [7] N. Arai, T. Toyao, Y. Asaoka, H. Fukuyama: A study on three- dimensional analysis of the stress of force-fitted helical gears. JSME International Journal, series III, 31 (1988) 4, 758-764.
• [8] V. Ramamurti, N.H. Vijayendra, C. Sujatha: Static and dynamic analysis of spur and bevel gears using FEM. Int. J. Mech. Mack Theory, 33 (1998) 8, 1177-1193.
• [9] M.E. Stegemiller, D.R. Houser: A Three-dimensional analysis of the base flexibility of gear teeth. Trans. of the ASME, Journal of Mechanical Design, 115 (1993) 1, 186-192.
• [10] M. Tanaka, H. Kohida, A. Yamada: Stress analyses of spur gears in consideration of specific sliding (Influence of Coulomb friction on stress distribution). Bulletin of JSME, 29 (1986) 250, 1319-1325.
• [11] L. Vedmar, B. Henriksson: A general approach for determining dynamic forces in spur gears. Trans, of the ASME, Journal of Mechanical Design, 120 (1998) 4, 593-598.
• [12] S. Oda, K. Miyachika, T. Koide, M. Mizune: Stress analysis of thin-rimmed spur gears by boundary element method. Bulletin of JSME, 29 (1986) 248, 593-599.
• [13] S. Oda, T. Koide, K. Umezawa: Root stresses of helical gears with higher pressure angle. Bulletin of JSME, 29 (1986) 255, 3149-3156.
• [14] J. Der Hovanesian, M.A. Erickson, R.B. Hathaway, J.P. Savoyard, Jr.: Gear root stress optimization using photoelastic optimization techniques. Trans. SAE, 97 (1988) sec. 4, 4.748-4.755.
• [15] ISO/DIS 6336 Standard, Calculation of load capacity of spur and helical gears.
• [16] ANSI/AGMA 6002-B93 Standard, Design guide for vehicle spur and helical gears.
• [17] H. Padieth: Im Abwälzverfahren hergestellte Verzahnungen: Exakte Ermittlung der Zahnform. Antriebstechnik, 17 (1978) 10,434-436.
• [18] A. Kawalec: Modelling of tooth flanks based on distorted measurements. Advances in Technology of Machines and Mechanical Equipment, 21 (1997) 3, 5-28.
• [19] J.H. Mathews: Numerical methods for mathematics, science and engineering. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1987.
• [20] ADINA, Theory and modeling guide. ADINA R & D, Inc., Watertown, MA, 1997.