Optimal Modifications of Hypoid and Spiral Bevel Gears Based on the Possibilities of New CNC Machine Tools  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62722
Type K
Principal investigator Simon, Vilmos
Title in Hungarian Hipoid fogaskerekek és íveltfogú kúpkerekek optimális módosítása az új CNC szerszámgépek adta lehetőségek alapján
Title in English Optimal Modifications of Hypoid and Spiral Bevel Gears Based on the Possibilities of New CNC Machine Tools
Keywords in Hungarian Hipoid fogaskerekek, íveltfogú kúpkerekek, optimális módosítás, CNC szerszámgép, terheléselosz-lás, termál EHD kenés
Keywords in English Hypoid gears, spiral bevel gears, optimal modification, CNC machine tools, load distribution, ther-mal EHD lubrication
Discipline
Mechanics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Machine and Industrial Product Design (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Váradi, Károly
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-10-31
Funding (in million HUF) 8.000
FTE (full time equivalent) 2.29
state closed project
Summary in Hungarian
A tervezett kutatás célja a hipoid fogaskerekek és ívelt fogú kúpkerekek optimális fogkorrekciójának a meghatározása az új, hatszabadságfokú, CNC szerszámgépek adta lehetőségek alapján.
A tervezett kutatás részfeladatai:
a.) A hipoid fogaskerekek és íveltfogú kúpkerekek geometriájának meghatározása a hatszabadságfokú, CNC szerszámgépek mozgáslehetőségeinek a függvényében, valamint azon szerszámgépbeállítási paraméterek kiválasztása, amelyek lehetővé teszik a fogfelületgeometria optimális változtatását.
b.) Az új módszerrel generált hipoid fogaskerekek és íveltfogú kúpkerekek kapcsolódásának terhelés alatti vizsgálata. Az erre a célra kifejlesztett számítógépes program alkalmazásával az aktuális terheléseloszlás számítása, valamint a hajtott nagykerék összetett szögelfordulási hibájának a meghatározása. A szerszámgépbeállítási paraméterek változtatására alkalmazott függvények befolyásának a meghatározása a maximális fogfelületi nyomásra, terheléseloszlási tényezőre és a fogaskerékpár áttételi arányának a változására.
c.) A hipoid fogaskerékpár és kúpkerékpár termoelasztohidrodinamikus kenésvizsgálata. A szerszámgépbeállítási paraméterek változtatására felállított függvények befolyásának vizsgálata a kenési viszonyokra és paraméterekre, az erre kifejlesztett számítógépes program segítségével.
d.) Az előbbi pontok szerint végzett kutatások eredményei alapján az optimális fogaskerékkapcsolódási viszonyokat biztosító foggenerálási törvényszerűségek meghatározása.
Summary
The planned research is directed towards the determination of optimal tooth modifications of hypoid and spiral bevel gears processed by six-axis free-form machine tools.
The research tasks are:
a.) The determination of the geometry of hypoid and spiral bevel gears due to the possible variation of movements, directed by prescribed rules, of six-axis free-form machine tools during tooth processing and the choice of machine setting parameters insuring the optimal modification of tooth geometry.
b.) The loaded tooth contact analysis of hypoid and spiral bevel gears processed by six-axis free-form machine tools. By applying the newly developed computer program the calculation of actual load distribution and of angular displacement of the driven gear due to tooth modifications. The investigation of the influence of rules for machine tool setting parameter variations on maximal tooth contact pressure, load distribution factor and transmission errors.
c.) The full thermo-elastohydrodynamic analysis of lubrication of modified hypoid and spiral bevel gears. By applying the corresponding computer program the investigation of the influence of rules for machine tool setting parameter variations on the conditions and quality of elastohydrodynamic lubrication.
d.) On the basis of the obtained results the optimization of rules for machine tool setting parameter variations for hypoid and spiral bevel gear manufacture.




 

Final report

  
Results in Hungarian
a.) Meghatároztuk a hipoid fogaskerekek és íveltfogú kúpkerekek geometriáját a hatszabadságfokú, CNC szerszámgépek mozgáslehetőségeinek a függvényében. Kiválasztottuk azon szerszámgép-beállítási paramétereket, amelyek lehetővé teszik a fogfelületgeometria optimális változtatását. b.) Elvégeztük az új módszerrel generált hipoid fogaskerekek és íveltfogú kúpkerekek kapcsolódásának terhelés alatti vizsgálatát, ami magában foglalta a terheléseloszlás meghatározását a pillanatnyilag kapcsolódásban lévő fogpárok között, valamint ezen fogpárok érintkezési vonalai mentén. Az erre a célra kifejlesztett számítógépes program alkalmazásával számítottuk az aktuális terheléseloszlást, valamint meghatároztuk a hajtott nagykerék összetett szögelfordulási hibáját. Meghatároztuk a szerszámgépbeállítási paraméterek változtatására alkalmazott függvények befolyását a maximális fogfelületi nyomásra, terheléseloszlási tényezőre és a fogaskerékpár áttételi arányának az ingadozására. A függvények optimizálása után, meghatároztuk a CNC fogazógép mozgásparamétereinek megfelelő változását. c.) Elvégeztük a hipoid fogaskerékpár és kúpkerékpár termo-elasztohidrodinamikus kenésvizsgálatát. Az újonnan kifejlesztett számítógépes program segítségével vizsgáltuk a szerszámgép-beállítás paramétereinek változtatására felállított függvények befolyását a kenési viszonyokra és paraméterekre. d.) Az előbbi pontok szerint végzett kutatások eredményei alapján meghatároztuk az optimális fogaskerékkapcsolódási viszonyokat biztosító foggenerálási törvényszerűségeket.
Results in English
a.) We have determined the geometry of face-milled hypoid and spiral bevel gears due to the possible movements of the six-axis free-form CNC machine-tools. The machine-tool setting parameters insuring the optimal modification of tooth geometry were determined. b.) The loaded tooth contact analysis of hypoid and spiral bevel gears processed by six-axis free-form CNC machine-tools was performed. It included the determination of load sharing among the instantaneously engaged tooth pairs and load distribution along the contact lines of contacting tooth pairs. On the basis of the obtained results, optimal polynomial functions up to fifth order were developed for the conduction of machine-tool setting to decrease the maxi-mum tooth contact pressure and transmission errors. An algorithm was developed for the exe-cution of motions on the CNC hypoid generators conducted by these polynomial functions. c.) The full thermo-elastohydrodynamic analysis of lubrication in face-milled modified hypoid and spiral bevel gears was carried out. By applying the corresponding computer program the influence of the rules for machine-tool setting parameter variations on the conditions and quality of elastohydrodynamic lubrication was investigated. d.) On the basis of the obtained results the optimization of the geometry of the face-milled hypoid and spiral bevel gears and the determination of the corresponding machine-tool settings were carried out.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62722
Decision
Yes





 

List of publications

  
Simon, V.: Optimal Modifications of Gear Tooth Surfaces, Proceedings of the 3rd Inter-national Conference on Power Transmissions, Kallithea, Paper No. 011-Vilmos-02, pp. 1-12., 2009
Simon V.: Optimal Tooth Modifications in Spiral Bevel Gears Introduced by Machine Tool Setting Variation, AGMA Fall Technical Meeting, Orlando, Paper No. 06FTM15, 2006
Simon V.: Load Distribution in Spiral Bevel Gears, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 129, pp. 201-209., 2007
Simon V.: Computer Simulation of Tooth Contact Analysis of Mismatched Spiral Bevel Gears, Mechanism and Machine Theory, Vol. 42, pp. 365-381., 2007
Simon V.: Influence of Tooth Errors and Misalignments on Tooth Contact in Spiral Bevel Gears, Mechanism and Machine Theory, Vol. 43, pp. 1253-1267., 2008
Simon V.: Reduction of Sensitivity of Spiral Bevel Gears to Misalignments by the Use of Appropriate Machine Tool Settings, 10th ASME International Power Transmission and Gearing Conference, Las Vegas, Paper No. DETC2007/PTG-34013, 2007
Simon V.: Influence of Misalignments on EHD Lubrication in Hypoid Gears, 10th ASME International Power Transmission and Gearing Conference, Las Vegas, Paper No. DETC2007/PTG-34013, 2007
Simon V.: Machine Tool Settings to Reduce the Sensitivity of Spiral Bevel Gears to Tooth Errors and Misalignments, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 130, Art. No. 082603, pp. 1-9., 2008
Simon V.: Head-Cutter for Optimal Tooth Modifications in Spiral Bevel Gears, Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 1420-1435., 2009
Simon V.: Design and Manufacture of Spiral Bevel Gears with Reduced Transmission Errors, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 131(4), Art. No. 041007, pp. 1-11., 2009
Simon V.: Advanced Gear Design and Manufacture, Monograph Machine Design, pp. 227-236., 2008
Simon V.: Influence of Machine Tool Setting Parameters on EHD Lubrication in Hypoid Gears, Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 923-937., 2009
Simon V.: Design of Spiral Bevel Gears with Improved Tooth Mesh, Sixth Conference on Mechanical Engineering, Budapest, Paper No. G-2008-A-07, pp. 1-10., 2008
Simon V.: Influence of Lubricant and Operating Characteristics on EHD Lubrication in Hypoid Gears, STLE/ASME International Joint Tribology Conference, Miami, Paper No. IJTC2008-71022, pp. 1-3., 2008
Simon, V.: Advanced Manufacture of Spiral Bevel Gears on CNC Hypoid Generating Machine, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 132, Art. No. 006004, pp. 1-8., 2010
Simon, V.: Loaded Tooth Contact Analysis and Stresses in Spiral Bevel Gears, Proceedings of the ASME Power Transmission and Gearing Conference, San Diego, Paper No. DETC2009/PTG-86164, pp. 1-9., 2009
Simon, V.: Thermal EHD Lubrication of Gears, Proceedings of the 3rd International Conference on Power Transmissions, Kallithea, Paper No. 011-Vilmos-01, pp. 1-8., 2009
Simon, V.: EHD Lubrication in Spiral Bevel Gears, Proceedings of the 2010 STLE Annual Meeting and Exhibition, Las Vegas, Paper No. 729834, pp. 1-3., 2010
Simon, V.: Influence of Position Errors on EHD Lubrication in Spiral Bevel Gears, Proceedings of the STLE/ASME International Joint Tribology Conference, San Francisco, Paper No. IJTC2010-41048, pp. 1-3., 2010
Simon, V.: Manufacture of Modified Face-Milled Hypoid Gears on CNC Hypoid Generating Machine, Proceedings of the International Conference on Gears, Munich, VDI-Berichte 2108.1, pp. 305-317., 2010
Simon, V.: Generation of Hypoid Gears on CNC Hypoid Generator, ASME Journal of Mechanical Design, (under review), 2011



Back »