Im Rahmen dieser Arbeit wurden systematische Untersuchungen zur Tragfähigkeit von carbonitrierten Kegelrad- und Hypoidverzahnungen durchgeführt. Ziel dabei war es, auf Basis experimenteller Untersuchungen die Übertragbarkeit der durch Carbonitrieren verbesserten Tragfähigkeitseigenschaften von Stirnrädern auf Kegelrad- und Hypoidverzahnungen, bei denen zum Teil deutlich andere Beanspruchungsverhältnisse vorliegen, zu prüfen und Tragfähigkeitspotenziale aufzuzeigen. Die für carbonitrierte Kegelradverzahnungen ermittelte Grübchen-Dauerfestigkeit ordnet sich im oberen Bereich des Festigkeitsfeldes für einsatzgehärtete Verzahnungen ein, deutlich über den Kennwerten für Werkstoffqualität MQ. Die Ergebnisse zeigen somit, dass durch eine entsprechende Parametrierung des Carbonitrierprozesses eine Steigerung der Grübchentragfähigkeit erreicht werden kann. Die Ergebnisse der Zahnfußtragfähigkeitsuntersuchungen zeigen, dass die hier umfassend untersuchte carbonitrierte Variante eine im Vergleich zu den einsatzgehärteten Varianten vergleichbare Zahnfußtragfähigkeit aufweist. Somit konnte bestätigt werden, dass an carbonitrierten Kegelrädern, die einen relativ hohen Restaustenitgehalt aufweisen, keine nennenswerte Minderung der Zahnfuß-Dauerfestigkeit im Vergleich zu herkömmlich einsatzgehärteten Kegelradverzahnungen auftritt. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zur Fresstragfähigkeit deuten auf eine etwas niedrigere Fresstragfähigkeit der carbonitrierten im Vergleich zu den einsatzgehärteten Verzahnungen hin, was auf eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit des restaustenitischen gegenüber dem martensitischen Randgefüges zurückgeführt wird. Es konnte gezeigt werden, dass sich mit einem entsprechend additivierten Schmierstoff Fresser bei den carbonitrierten Verzahnungen vermeiden lassen. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen zur Grübchen-, Zahnfuß- sowie Fresstragfähigkeit und den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden die Rechenverfahren (höherwertig basierend auf einer Zahnkontaktanalyse und vereinfacht anhand einer Ersatz-Stirnradverzahnung) nach FZG/Wirth und FZG/Klein derart erweitert, dass die Einflüsse des Carbonitrierens auf die Tragfähigkeit bei der Tragfähigkeitsberechnung korrekt erfasst werden können.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Konventionelle Herstellverfahren verzahnungstechnischer Komponenten auf Spezialmaschinen mit Spezialwerkzeugen zeichnen sich durch eine hohe Produktivität aus, sind jedoch aufgrund ihrer Spezialisierung unflexibel. In der heutigen Zeit werden gerade im frühen Entwicklungsstadium von Getrieben sowie bei der Herstellung von Ersatzteilen und Kleinserien agile Entwicklungs- und Fertigungsmethoden benötigt. Aus diesem Grund müssen flexible und produktive mehrachsige Herstellansätze, die den Qualitätsanforderungen der Verzahnungstechnik entsprechen, für diese Maschinenelemente entwickelt und untersucht werden. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur ganzheitlichen Betrachtung und Entwicklung solcher neuartigen mehrachsigen Herstellungsansätze für gerad- und schrägverzahnte Kegelradverzahnungen und vereint die verzahnungsspezifischen Grundgedanken mit den Ansätzen der spanenden Formgebung auf mehrachsigen Universal-Bearbeitungsmaschinen. Sie stellt die mathematischen, verzahnungs- und fertigungstechnischen Zusammenhänge her, überführt diese zur praktischen Anwendung und verifiziert diese anhand versuchstechnischer Untersuchungen. Die mathematischen Betrachtungen ermöglichen die numerische Berechnung eines dreidimensionalen Zahnlückenmodells für gerad- und schrägverzahnte Kegelradverzahnungen mit Makroprofilmodifikationen sowie asymmetrischem Zahnprofil. Durch die Übertragung des verzahnungstechnischen Grundgedanken zur Zahnprofilgenerierung auf die spanende Formgebung auf einer mehrachsigen Universal-Bearbeitungsmaschine wird ein neuer Bearbeitungsansatz dargelegt und erprobt. Der Bearbeitungsansatz zeichnet sich durch eine hohe Formtreue bei gleichzeitig geringer Bearbeitungszeit aus. Durch die Verwendung von Standardwerkzeugen und Standard-Bearbeitungsmaschinen zeigt der vorgestellte Ansatz bzgl. der Unabhängigkeit von der herzustellenden Zahnform und dem verwendeten Maschinentyp ein großes Potenzial. Die durch die Verwendung von Standard-Bearbeitungsmaschinen entstehenden potenziellen Fehlerquellen werden identifiziert und analysiert sowie entsprechende Lösungsvorschläge dargelegt. Durch eine DoE-Versuchsreihe werden die Einflussgrößen auf die Verzahnungsqualität identifiziert und herausgearbeitet. Die Bearbeitung nach dem vorgestellten Ansatz ermöglicht im Vergleich zur Freiformbearbeitung eine deutlich schnellere Herstellung von gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern auf Standard-Bearbeitungsmaschinen mit Standardwerkzeugen bei gleicher Qualität.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Entwickler und Hersteller von Kegelradgetrieben reagieren auf die zunehmend höheren Kundenanforderungen hinsichtlich Beanspruchungs- und Einsatzverhalten von Kegelradgetrieben mit innovativer Produkt- und Produktionstechnologie. Im Mittelpunkt dieses Seminars stehen anwendungsorientierte Beiträge zu Themen der Auslegung und Berechnung, Fertigung, Qualitätssicherung und dem Betriebsverhalten von Kegelrädern. Sie geben einen Einblick in den Stand der Technik sowie in aktuelle Fragestellungen und zeigen zukünftige Entwicklungstendenzen rund ums Kegelrad auf.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Am 12. und 13. Dezember 2017 veranstaltete das Institut für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion der TU Dresden unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Berthold Schlecht gemeinsam mit der DriveConcepts GmbH zum 8. Mal seit 2003 das „Dresdner Maschinenelemente Kolloquium DMK 2017“ zur Berichterstattung und zum Erfahrungsaustausch mit der Industrie, wobei die Tradition regelmäßig stattfindender Tagungen zur Antriebstechnik in Dresden sogar bis weit in die 1960er Jahre zurückreicht.
Entsprechend den aktuellen Bedürfnissen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus im Bereich der Antriebstechnik diente das DMK 2017 mit 48 Vorträgen als Forum für den Erfahrungsaustausch und informierte über aktuelle und zukünftige Entwicklungen auf dem Gebiet der Maschinenelemente und der Antriebstechnik:
• Eberhard Baldewein und seine Planetenuhr der Renaissance
• Maschinenelemente, Industrie 4.0 und Internet der Dinge
• Vom Gesamtsystem ins Detail – Dynamische Simulation und Beanspruchungsermittlung
• Von den Lasten zur Tragfähigkeit – Das Maschinenelement im Detail
• Analytischer Nachweis und computergestütztes Design im Zeitalter der digitalen Revolution
• Big Data und Machine Learning in der Produktentwicklung?
• Zahnradgetriebe – Stirnrad-, Kegelrad-, Hypoid- und Beveloidgetriebe
• Maschinenelemente – Wellen, Welle-Nabe-Verbindungen, Kupplungen
• Maschinenelemente – Werkstoffe, Wälzlager und Maschinendiagnose
• Antriebstechnik – Zu Wasser, zu Lande und in der Luft
• Antriebstechnik – Neue Konzepte, Lastannahmen und Simulation
Internet der Dinge, Industrie 4.0 und klassischer Maschinenbau – Größer können die Gegensätze auf den ersten Blick gar nicht sein – Oder geht es gar wieder einmal um „New Eco-nomy versus Old Economy“?
Während das „Internet der Dinge“ zum Ziel hat, Gegenstände mit dem Internet zu vernetzen, damit diese Gegenstände selbstständig über das Internet kommunizieren und so verschiedene Aufgaben für den Besitzer erledigen können, verbirgt sich hinter „Industrie 4.0" nicht weniger als die sogenannte vierte industrielle Revolution. Diese zeichnet sich aus durch die Individualisierung (selbst in der Serienfertigung) bzw. Hybridisierung der Produkte (Kopplung von Produktion und Dienstleistung) und die Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse. Wesentliche Bestandteile sind eingebettete Systeme sowie (teil-) autonome Maschinen, die sich ohne menschliche Steuerung in und durch Umgebungen bewegen und selbstständig Entscheidungen treffen. Die Vernetzung der Technologien und mit Chips versehenen Gegenstände resultiert in hochkomplexen Strukturen und cyber-physischen Systemen (CPS) bzw. im Internet der Dinge.
Aktualisiert: 2019-07-03
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Vom Getriebe und damit vom Zahnrad verlangt der Anwender günstige Relationen Antriebsleistung/Preis und Antriebsleistung/Baugröße. Gewissermaßen als selbstverständlich gilt die Forderung nach geräuschfreiem Lauf und hoher Lebensdauer. Das Buch trägt dazu bei, diese Anforderungen an das Zahnrad von der Einzel- bis zur Großserienfertigung schneller und besser zu erfüllen. Auch bei wachsender, globaler Konkurrenz sind Experten namhafter Firmen bereit, ihr Wissen hinsichtlich Kostenreduzierung, Qualitätsverbesserung und konstant sicherem Ablauf des Fertigungsprozesses zu veröffentlichen.
Inhalt:
– Allgemeine Fertigungsgrundlagen: Entwicklung der Zahnradfertigung
– Zahnform und Zahnformung
– Evolventen-Sonderverzahnungen
– Zahnradpaarungen
– Allgemeine Verfahren der Zahnradfertigung
Hauptverfahren der Zahnradfertigung: Wälzfräsen
– Wälzstoßen
Fertig- und Weichfein-Bearbeitung der Zahnflanken: Die ergänzende Zahnformung
– Weichschaben
Wärmebehandlung (Härten): Werkstoffe und Wärmebehandlung von Zahnrädern
Hart-Feinbearbeitung der Zahnflanken mit definierter Schneide: Schälwälzfräsen und Hartschälen
Hart-Feinbearbeitung der Zahnflanken mit nicht definierter Schneide: Zahnflankenschleifen
– Wälzschleifen mit einer Doppelkegelscheibe
– Wälzschleifen mit einer Schnecke
– Zahnflankenschleifen mit einer Profilscheibe
– Zahnflankenschleifen mit einer Globoidschnecke
– Verzahnungshonen
Qualitätssicherung: Statistische Prozesskontrolle (SPC) beim Verzahnen von Stirnrädern
– Verzahnungs-Messtechnik
– Schleifbrand: Nachweis, Auswirkungen und Vermeidung
– Ursachen, Bewertung und Minderung von Getriebegeräuschen
Aktualisiert: 2021-08-09
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