Optimierung der Zahnfussgeometrie von Kunststoffverzahnungen
Beschreibung
Der Einsatz von Kunststoffzahnrädern in Antriebensteigt rasant, insbesondere im BaugrössenbereichModul 0,5 bis 1,5 mm und bei maximalenLastwechselzahlen während der Produktlebensdauervon 105 bis 106. Ein wesentlicherFaktor für die Betriebssicherheit ist dabeidie Zahnfussfestigkeit der Verzahnungen. Obwohldas bei Kunststoffverzahnungen üblicheFertigungsverfahren Spritzgiessen eine hoheGestaltungsfreiheit hinsichtlich der Zahnfussgeometriezulässt, werden Kunststoffverzahnungenin der Regel - angelehnt an die Fertigungkonventioneller Stahlverzahnungen - mit konstantemRadius voll verrundet. Auch das Berechnungsverfahrennach VDI 2736 geht voneiner solchen Zahnfussform aus. Dabei werdendie besonderen Eigenschaften des MaterialsKunststoff (nicht-linearer E-Modul, transientesVerhalten) mit seinen hohen Dehnraten jedochnicht berücksichtigt. Um aussagekräftige Ergebnissefür eine optimale Zahnfussrundung zuerhalten, ist das genaue Verständnis des Schadenskriteriumsvon Kunststoffen bzw. Kunststoffgruppenzu erforschen. Im Fokus stehenhier POM und PA66. Mit diesen Erkenntnissenist es grundsätzlich möglich, Kunststoffzahnräderhinsichtlich ihrer Belastung und der Geschwindigkeitdes Krafteintrags optimal auszulegen.Im weiteren Verlauf sollen dann, auf theoretischemsowie experimentellen Wege, verschiedeneZahnfussgeometrien an Kunststoffverzahnungenüberprüft und Potentiale zurTragfähigkeitssteigerung abgeleitet werden.Im Wesentlichen soll in diesem Forschungsprojektdas Material-/Versagensverhalten vonKunststoffverzahnungen ergründet und darausdie Zahnfussgeometrie optimiert werden. Somitlassen sich Impulse für die Weiterentwicklungder VDI 2736 im Normenausschuss ableiten.
Eckdaten
Projektleitung
Stellv. Projektleitung
Projektteam
Projektstatus
laufend, gestartet 04/2022
Institut/Zentrum
Institute of Product Development and Production Technologies (IPP); Institut für Mechanische Systeme (IMES)
Drittmittelgeber
Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
Projektvolumen
228'295 EUR