Asimetrik uçlu simetrik kremayer takımla imal edilen dişli çarklarda diş dibi eğilme gerilmelerinin azaltılması
Diş dibi, dişli çark çiftleri vasıtasıyla tork aktarımı sırasında maksimum eğilme geriliminin meydana geldiğibölgedir. Diş dibi yarıçapındaki artış, evolventten trokoide yumuşak bir geçiş sağlar ve kök kritik kesitkalınlığını ve atalet momentini dişin bükülmesine karşı arttırır. Yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı dişdibindeki yarıçap, diş dibi eğilme gerilmesinde önemli bir etkiye sahiptir. Öte yandan, dişli çarklarda dişkökünün kritik kesitindeki yarıçap, esasen kesici takımın uç yarıçapından etkilenir. Genellikle normalmodüle bağlı olarak tanımlanır ve “kesici takımın uç yarıçap katsayısı” olarak adlandırılır. Bu çalışmadaanalizi yapılan dişli çarkların diş dibi, simetrik ve asimetrik uçlu, simetrik profilli kesici takım kullanılarakmodellenmiştir. Simetrik profilli kesici takımın simetrik ve asimetrik uç yarıçaplarının diş dibi eğilmegerilmesine etkisi, diğer tüm dişli parametreleri sabit tutularak incelenmiştir. İlk olarak, dişlinin süren vesürülen tarafları için (literatürde verilen) kesici takımın simetrik uç yarıçap katsayıları kullanılmıştır. Dahasonra büyük yarıçaplardan faydalanmak için dişli diş profilinin iki yüzü için kesici takımın asimetrik uçyarıçap katsayıları kullanılarak, diş yanağının süren veya çekme gerilmesi tarafındaki eğilme gerilmesimümkün olduğunca azaltılmaya çalışılmıştır. Asimetrik uçlu kesici takım kullanılarak modellenen dişliçarkların diş dibi eğilme gerilmelerinde %10 azalma elde edilmiştir.
Reduction of tooth root bending stresses in gears generated by symmetric cutter with asymmetric tip radii
Tooth root fillet is the maximum bending stress concentration region during a torque transmission via gear pairs. Increase in gear root fillet radius provides a smooth transition from involute to trochoid and increases root critical section thickness and moment of inertia against bending of tooth. For the reasons just mentioned above, gear tooth root fillet has an important effect on gear tooth root bending stress. Fillet radius at critical section of gear tooth root, on the other hand, is mainly affected by the tip radius of the cutting tool. It is generally defined in terms of normal module and is called as coefficient of cutter tip radius. In scope of this study, the effect of symmetric and asymmetric tip radii of cutter on root stress is examined by keeping all other gear parameters constant. For gears modeled in this study, first, symmetric (the same) tip radii coefficient of cutter for both drive and coast sides (as given in literature) are used, then asymmetric (different) tip radii coefficients of cutter for two sides of gear tooth profile are used to benefit from larger radii of curvature to reduce the bending stress on drive or tensile side of the flank. With reference to condition generated by standard symmetric tip radii of cutter, 10 % reduction in bending stress is obtained by using asymmetric tip radii of cutter for two sides of gear tooth profile.
___
- ISO 6336-3:2006, Calculation of load capacity of spur
and helical gears, Part 3: Calculation of tooth bending
strength, 2006.
- Alipiev O., Geometric design of involute spur gear
drives with symetric and asymetric teeth using the
Realized Potential Method, Mechanism and Machine
Theory, 46 (1), 10-32, 2011.
- Spitas C., Spitas V., Amani A., Rajabalinejad, M.,
Parametric investigation of the combined effect of
whole depth and cutter tip radius on the bending strength
of 20◦ involute gear teeth, Acta Mech., 225 (2), 361–371,
2014.
- Ristić D.S., Kramberger J., Gear tooth root stress and
fillet radii dependence, FME Transactions, 42 (4), 323-
328, 2014.
- Hebbal M.S., Ishwar, T.M., Rayannavar, P., Prakash,
K.H., Reduction of root fillet stress by alternative root
fillet profile, International Journal of Research in
Engineering and Technology eISSN: 2319-1163 eISSN:
2321-7308, 3 (3), 823-826, 2014.
- Xiangfei Z., Jie Z., Hongqi L., Baochao W., Increasing
bending strength in spur gears using shape optimization
of cutting tool profile, U.P.B. Sci. Bull., Series D, 76 (1),
139-148, 2014.
- Sahin B., Akpolat A., Yildirim O., Uctu O., Ersoz A.,
Development of a user friendly interface for design and
analysis of parallel axes gears based on international
standards including quasi static transmission error
curves, International Gear Conference, Lyon, 395-405,
26-28 August 2014.
- Sahin B, Development of user friendly interface
software for design and analysis of parallel axes external
gears including quasi-static transmission error
calculations, Master Tezi, Gaziantep Üniversitesi, Fen
Bilimleri Enstitüsü, 2014.
- ISO 53:1998(E), Cylindrical gears for general and heavy
engineering - standard basic rack tooth profile, 1998.
- DIN 867, Basic rack tooth profiles.
- Jelaska D., Gears and Gear Drives, 1st Ed., WileyBlackwell,
Sussex, UK, 2012.
- Colbourne J.R., The Geometry of Involute Gears, New
Jersey, USA, 1987.
- Kapelevich A., Shekhtman Y., Tooth fillet profile
optimization for gears with symmetric and asymmetric
teeth, AGMA Fall Technical Meeting, San Antonio,
Texas, 12-14 November, 2008.
- Fetvacı C., Tam dişbaşı yükseklikli kremayer takımla
evolvent düz dişli imalatının bilgisayar simülasyonu,
Mühendis ve Makina, 53 (635), 34-39, 2012.
- Litvin F.L., and Fuentes A., Gear Geometry and Applied
Theory, Cambridge University Press, Cambridge, UK,
2004.
- Budynas R.G., Nisbett J.G., Shigley’s Mechanical
Engineering Design, 9th Ed. In SI Units, McGraw−Hill,
New York, 2011.