Berücksichtigung des elastischen Einflusses komplexer Radkörpergeometrien in der Getriebeauslegung am Beispiel von RIKOR

Forschungsthema

Kurztitel FE-Strukturen in RIKOR
Projektbeginn Q1/2023
Förderung FVA-Nr. 30/XII
Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., FVA
Kontakt Dr.-Ing. M. Otto

Projektbeschreibung

RIKOR ist das zentrale Rechenprogramm zur Auslegung und Nachrechnung von Stirnradgetrieben in der FVA. Da die Lastverteilung im Zahneingriff vom Getriebeumfeld (Wellen, Lager, Gehäuse, Flankenmodifikationen, etc.) abhängt, bündelt RIKOR unterschiedliche Funktionalitäten zur Modellierung dieser Systeme und stellt nach der Berechnung Daten für weitere Berechnungsprogramme zur Verfügung. Zur Modellierung des Steifigkeitseinflusses der Radkörpergestalt steht in RIKOR aktuell eine rein analytische Methode zur Verfügung.

Die analytische Beschreibung der Radkörpersteifigkeit mit dem Radkörperfaktor CR hat in den Untersuchungen in FVA 592II [Daf17] für symmetrische Radkörper gute Übereinstimmungen mit Messergebnissen geliefert. Insbesondere für asymmetrische Radkörper zeigten sich jedoch deutlichere Abweichungen, weshalb in diesem Vorhaben eine Möglichkeit zur numerischen Modellierung von Radkörpern über Finite-Elemente-Strukturen in RIKOR geschaffen werden soll. Die Formulierung des Radkörpers als FE-Struktur erfolgt dabei mittels des FEA-Systems Z88 und einer parametrisierten Netzgenerierung für den Zahnkranz. Forschungsgegenstand ist insbesondere die Formulierung einer korrekten Schnittstelle zwischen der numerischen FE-Struktur des Radkörper aus Z88 und der schnell rechnenden, rein analytischen Verzahnungsberechnung in RIKOR. Ziel ist dabei die Ermittlung einer FE-Radkörpersteifigkeit im Einklang mit den mechanischen Grundmodellen zur Berechnung der Zahnsteifigkeit nach Weber/Banaschek [Web55] und das Ersetzen der analytischen Radkörperverformung in diesem Modell durch die numerisch ermittelte Steifigkeit.

Ergebnis des Vorhabens ist damit eine Möglichkeit zur exakteren Modellierung der Radkörpersteifigkeiten in RIKOR durch eine gezielte Ergänzung der effizienten und analytischen Verzahnungsberechnung von RIKOR durch einen numerischen Berechnungsansatz in Z88.

 

Literatur

[Daf17] Daffner, M.; Otto, M. Stahl, K.; FVA-Nr. 592 II - Heft 1232 - Weiterführende Validierung der Verformungsrechnung in RIKOR - Detaillierte Betrachtung einzelner Getriebeelemente, 2017.

[Web55] Weber, C.; Banaschek, K.; Formänderung und Profilrücknahme bei gerad- und schrägverzahnten Rädern, in: Bd. 11 Schriftreihe Antriebstechnik, Braunschweig: Vieweg-Verlag, 1955.