Getrieberadkörper werden oft so konstruiert und bearbeitet, dass sie eine maximale Leistungsdichte bei minimalem Bauraum aufweisen. Durch den strategischen Einsatz von Aussparungen und Bohrungen lassen sich erhebliche Gewichtseinsparungen bei Zahnrädern erzielen.
Die Analyse des lokalen Zahnkontakts spielt bei der Getriebeauslegung eine entscheidende Rolle. Viele CAE-Tools verwenden Erweiterungen des Weber-Banaschek-Ansatzes zur Bestimmung der Zahnradsteifigkeit. Dabei handelt es sich um eine geprüfte Methode, die für die Simulation des Zahnkontakts in den meisten Anwendungen als ausreichend genau angesehen wird. Allerdings verwendet der Ansatz eine vereinfachte Betrachtung des Radkörpers als elastischen Halbraum. Diese Vereinfachung ist nicht in der Lage, die lokalen Steifigkeitseigenschaften komplexer Radkörper darzustellen, so dass sie für den Getriebeentwurf mit elastischen Radkörpern ungeeignet ist.
In diesem Beitrag wird eine Berechnungsmethode beschrieben, die die Steifigkeit beliebiger Radkörpergeometrien mit Hilfe statisch verdichteter Steifigkeitsmatrizen aus einem FE-Modell effizient ermittelt und mit einem analytischen Modell des Zahnkontakts verknüpft. Damit kann die Radkörpergeometrie in der Last- und Druckverteilung, im Erregungsverhalten oder in der lokalen Graufleckigkeitsanalyse berücksichtigt werden. Insbesondere können die Auswirkungen des Radkörperdesigns bei der Festlegung von Flankenmodifikationen bereits in den frühen Entwurfsphasen berücksichtigt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Methode eine genauere analytische Simulation des Zahnkontakts ermöglicht. Sie weist auch eine enge Korrelation mit vollständigen Finite-Elemente-Berechnungen auf, wobei die Berechnungszeiten sehr niedrig bleiben.
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