بررسی اثر اصلاحات ماکرو-هندسی و میکرو-هندسی بر روی خطای انتقال استاتیکی و ضریب توزیع بار چرخدنده های مارپیچ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر پارامترهای طراحی و اصلاح پروفیل دندانه بر روی خطای انتقال استاتیکی و ضریب توزیع بار یک جفت چرخدنده‌ی مارپیچ به‌روش تحلیلی با استفاده از نرم‌افزار متلب می‌باشد. در این تحقیق در ابتدا به تعریف دقیق خطای انتقال چرخدنده‌ها به‌عنوان مهم‌ترین عامل ایجاد سروصدا در یک جفت چرخدنده‌ی درگیر پرداخته می‌شود. سپس ضریب توزیع بار و خطای انتقال استاتیکی با استفاده از سفتی درگیری چرخدنده‌ها محاسبه می‌گردد. در این مقاله از روش انرژی پتانسیل جهت تعیین خطای انتقال و ضریب توزیع بار چرخدنده‌های مارپیچ استفاده می‌شود. در مرحله‌ی بعد پس از صحت سنجی نتایج با پژوهش‌های گذشته، تأثیر پارامترهای طراحی مانند مدول، زاویه مارپیچ، پهنا، تعداد دندانه و زاویه فشار بر روی میانگین و دامنه‌ی خطای انتقال و ضریب توزیع بار چرخدنده‌ها بررسی می‌شود. به این پارامترها اصطلاحاً پارامترهای ماکرو-هندسی چرخدنده گفته می‌شود. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد اصلاحات همزمان پارامترهای طراحی (اصلاحات ماکرو-هندسی) و اصلاح نوک دندانه (اصلاحات میکرو-هندسی) باعث توزیع بار یکنواخت‌تر و کاهش چشم‌گیر خطای انتقال چرخدنده‌های مارپیچ و به‌تبع آن کاهش ارتعاشات و سروصدای جعبه‌دنده‌ها می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Macro- Geometric and Micro- Geometric Modification on the Static Transmission Error and Load Sharing Factor of Helical Gears

نویسندگان [English]

  • Amirabbas Zare dehabadi
  • Mehrdad PourSina
  • Mohsen Rezaei
  • Kourosh hasanpur
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The aim of this study is an investigate the effect of design parameters and profile modification on static transmission error and load sharing factor of helical gears using analytical method with Matlab software. In the first step, we define the concept of transmission error that is the source of noise in the gear pair. Then load sharing factor and static transmission error are calculated using the gear mesh stiffness. In this paper the total stiffness of helical gear’s and the load sharing factor is determined using an accumulated integral potential energy method. In the next, results are verified and the effect of design parameters on avarege and pick to pick of the helical gears transmission error and load sharing factor is investigated. This parameter is called macro-geometric parameters of gear pairs. At the end, we write a Matlab code to modify the tip relif of tooth to optimize the load sharing factor and static transmission error. The results of this study show that the simultaneous correction of macro-geometric modifications and profile modification (micro-geometric modifications) cause a more uniform load distribution and significantly reduce the transmission error of the helical gear and consequently reduce the noise and vibration of the gearboxes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Helical Gear
  • Static Transmission Error
  • Load Sharing Factor
  • Macro-Geometric Modifications
  • Micro-Geometric Modifications

مراجع

[1] Munro, R. G. "A review of the theory and measurement of gear transmission error." Gearbox noise and vibration (1990): 3-10.
[2] Munro, R. G., and D. Houser. "Transmission Error Concepts." The Gear Noise Short Course (2003).
[3] Glover, Rodney C., and David G. Rauen. Gear Transmission Error Metric for Use with Gear Inspection Machine. No. 2003-01-1663. SAE Technical Paper, 2003.
[4] Kahraman, A., J. Lim, and H. Ding. "A dynamic model of a spur gear pair with friction." Proceedings of the 12th IFToMM World Congress. 2007.
[5] Sainsot, Philippe, Philippe Velex, and Olivier Duverger. "Contribution of gear body to tooth deflections-A new bidimensional analytical formula." transactions-american society of mechanical engineers journal of mechanical design 126.4 (2004): 748-752.
[6] Velex, P., and M. Ajmi. "On the modelling of excitations in geared systems by transmission errors." Journal of Sound and Vibration 290.3 (2006): 882-909.
[7]        Paul, I. D., and G. P. Bhole. "Modification of Spur Gear Using Computational Method-Involutes Profile Being Modify." ICIEOM Spring conference. 2010.
[8] Hotait, M. A., and A. Kahraman. "Experiments on the relationship between the dynamic transmission error and the dynamic stress factor of spur gear pairs." Mechanism and Machine Theory 70 (2013): 116-128.
[9] Zeyin, He, et al. "Parametric modeling and contact analysis of helical gears with modifications." Journal of Mechanical Science and Technology 30.11 (2016): 4859-4867.
[10] Guangjian, Wang, et al. "Research on the dynamic transmission error of a spur gear pair with eccentricities by finite element method." Mechanism and Machine Theory 109 (2017): 1-13.
 [11] Velex, Philippe, and Mondher Ajmi. "Dynamic tooth loads and quasi-static transmission errors in helical gears–Approximate dynamic factor formulae." Mechanism and Machine Theory 42.11 (2007): 1512-1526.
[12] Spitas, V., et al. "Experimental Investigation of Load Sharing in Multiple Gear Tooth Contact Using the Stress‐Optical Method of Caustics." Strain 47.s1 (2011).
[13] Kahraman, A., and G. W. Blankenship. "Effect of involute contact ratio on spur gear dynamics." Transactions-American Society Of Mechanical Engineers Journal Of Mechanical Design 121 (1999): 112-118.
[14] Chen, Zaigang, and Yimin Shao. "Mesh stiffness calculation of a spur gear pair with tooth profile modification and tooth root crack." Mechanism and Machine Theory 62 (2013): 63-74.
 [15] Liang, Xihui, Ming J. Zuo, and Mayank Pandey. "Analytically evaluating the influence of crack on the mesh stiffness of a planetary gear set." Mechanism and Machine Theory 76 (2014): 20-38.
[16] Mohammed, Omar D., and Matti Rantatalo. "Dynamic response and time-frequency analysis for gear tooth crack detection." Mechanical Systems and Signal Processing 66 (2016): 612-624.
[17] Wan, Zhiguo, et al. "Mesh stiffness calculation using an accumulated integral potential energy method and dynamic analysis of helical gears." Mechanism and Machine Theory 92 (2015): 447-463.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 3
مرداد و شهریور 1398
صفحه 61-70

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار