Der Einsatz von Kunststoffzahnrädern in Antrieben steigt rasant, insbesondere im Baugrössenbereich Modul 0,5 bis 1,5 mm und bei maximalen Lastwechselzahlen bis 10E6. Ein wesentlicher Faktor für die Betriebssicherheit ist dabei die Zahnfussfestigkeit, welche mit dem Verfahren VDI 2736 berechnet werden kann. Leider bildet dieses Verfahren das visko-plastische Materialverhalten (nicht-lineare Elastizität, Dehnratenabhängigkeit) sowie geometrische Änderungen am Fuss nicht ab, wodurch die Lebensdauer von Kunststoffzahnrädern nicht zufriedenstellend berechnet werden kann.

Um aussagekräftige Ergebnisse für die Lebensdauer zu erhalten, wurde deshalb im Vorgängerprojekt (Optimierung der Zahnfussgeometrie von Kunststoffverzahnungen) ein bi-parametrisches Lebensdauermodell für POM-Zahnräder entwickelt, welches insbesondere die Drehzahlabhängigkeit bei verschiedenen Momenten und Zahnfussradien abbildet. Durch die Modellierung und Verifizierung auf Prüfständen konnte das Schadenskriterium erforscht werden. Es stellte sich heraus, dass mindestens zwei Schadensparameter für die Lebensdauer von Kunststoffzahnrädern verantwortlich sind: Die Dehnung im Zahnfuss sowie die visko-plastische Dehnungsenergiedichterate. Dieser Ansatz ist neu und erweitert den Stand der Technik signifikant.

In diesem Folgeprojekt soll nun dieser Ansatz in die breite Anwendung überführt werden. Dabei sollen geometrische Parameter (z, m, b, etc.) in einem vordefinierten Bereich variiert, deren Einfluss auf das Modell eruiert und dieses somit optimiert werden. Das Ziel ist, dass dem Anwender ein Verfahren (Ersatzmodell) zur Lebensdauerberechnung in einem definierten Designraum von POM-Zahnrädern für den Versagensmechanismus Zahnfussbruch zur Verfügung steht.