Simulation des lastfreien und belasteten Zahneingriffs zur Analyse der Drehübertragung von Zahnradgetrieben

Um den hohen Anforderungen nach Laufruhe von Zahnradgetrieben zu entsprechen, ist neben einer präzisen und zuverlässigen Fertigung auch eine genaue Auslegung der Verzahnungskorrekturen sowie der zulässigen Verzahnungsabweichungen erforderlich. Die Kenntnis über die komplexen Wirkzusammenhänge von Verzahnungsabweichungen sind notwendige Grundlage hierfür. Bisher hat sich die Untersuchung der Auswirkungen von Verzahnungskorrekturen und Abweichungen auf Berechungsmethoden gestützt, die zwar die Eigenschaften der Verzahnung im Zahneingriff sehr genau beschreiben, nicht jedoch das komplexe Zusammenspiel der von Zahn zu Zahn unterschiedlichen Abweichungen. Die quantitative Beschreibung des Zusammenwirkens verschiedenster Abweichungen ist nur mit Hilfe eines rechentechnischen Werkzeugs möglich. Eine weitere Limitation bestehender Ansätze ist die Annahme und Beschränkung auf linienförmigen Kontakt im Zahneingriff, welcher beispielsweise bei Innenverzahnungen aufgrund der konkavkonvexen Anschmiegung nicht als gegeben angesehen werden kann. Da die Problemstellung gleichermaßen für Stirn- als auch Kegelradverzahnungen besteht, sowie für sämtliche andere Verzahnungsarten, war dies die Motivation zur Entwicklung des in der vorliegenden Arbeit behandelten Verfahrens zur verallgemeinerten Zahnkontaktanalyse. Im ersten Teil der Arbeit wird die Methodik der Zahnkontaktanalyse (ZKA) lastfrei und unter Last für beliebige Verzahnungsarten, sämtliche geometrische Abweichungen am Umfang des Rades und unter Annahme von Flächenkontakt entwickelt. Im zweiten Teil der Arbeit wird das Berechnungsverfahren mit Prüfstandsmessungen abgeglichen. Dazu wurden Kegelradprüflinge aufwändig und vollständig topografisch vermessen und einer Laufprüfung auf einer Einflankenwälzprüfmaschine (EWP) unterzogen. Die gemessenen Topografien und Teilungsabweichungen aller Zähne werden für die lastfreie Zahnkontaktanalyse verwendet. Damit sämtliche Zahnkontakte mindestens einmal auftreten, wird die Zahnkontaktanalyse für eine vollständige Überrollung von Rad und Ritzel durchgeführt.