Moderne Leistungsgetriebe: Verzahnungsauslegung und Betriebsverhalten

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.