Erarbeitung und Absicherung der theoretischen Grundlagen zur Auslegung von Exzenter-Zykloiden-Verzahnungen

 

Ausgangssituation

Die bedeutendste Verzahnungsart im Maschinenbau ist die Evolventen-verzahnung. Diese hat bestimmte Vorteile aber auch einige Mängel: eine geringere Belastbarkeit, die durch die Zahngröße festgelegt ist, sowie eine begrenzte Übersetzung. Bei einstufigen Getrieben beträgt diese selten mehr als sieben. Die Exzenter-Zykloiden-Verzahnung verspricht in einstufiger Ausführung eine sehr hohe Übersetzung von bis zu 40 und eine höhere Momenten-tragfähigkeit. Dadurch könnten, bei einem Wirkungsgrad von mehr als 99%, Platz, Gewicht sowie Herstellungskosten gespart und eine deutliche Steigerung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Derzeit bestehen keine Erfahrungen in der Auslegung von EZ-Verzahnung. Für die Anwendbarkeit der EZ-Verzahnung in der industriellen Praxis ist jedoch eine Auslegungsmethode für die EZ-Verzahnung notwendig. Erst durch eine fundierte geometrische Beschreibung und die simulative Abbildung des Zahnkontaktes der EZ-Verzahnung wird die Auslegung der EZ-Verzahnung ermöglicht.

Forschungsziel

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung einer Auslegungsmethode für die EZ-Verzahnung. Aufbauend auf der Auslegungsmethode wird die simulative Vorhersage des Einsatzverhaltens der EZ-Verzahnung ermöglicht. Basierend auf dieser Vorhersage können die wesentlichen Einflussgrößen der geometrischen Kenngrößen der EZ-Verzahnung anhand einer Sensitivitätsanalyse ermittelt werden. Dadurch wird der Parameterraum auf die wesentlichen Verzahnungsparameter reduziert und das Einsatzverhalten auf den Einsatzzweck hin optimiert. Der Parameterraum wird experimentell abgesichert, sodass aus den Ergebnissen der Auslegungsmethode Gestaltungsempfehlungen für EZ-Verzahnungen abgeleitet werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen können Anforderungen an die Fertigungsqualität funktional definiert werden.