粉末金属齿轮,第三部分

这第三篇关于粉末金属(PM)齿轮技术的文章讨论了齿轮侧翼的微观设计,以最大限度地提高齿轮的稳健性。

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由于杨氏模量和泊松数量密度有关,它的齿廓设计阶段使用PM相关数字是很重要的。这方面的一个全面的研究是由在德国亚琛WZL RWTH大学取得;本文将讨论方法和PM这项工作相关的结果。下面是关于密度,以杨氏模量和泊松数两种常用的等式:

E.0.0.和ν0.是钢参考值。

对于基本的,但仍然高端的PM工艺,齿轮密度7.2或更高可以得到。因此,将钢的参考值和目标密度插入到任意一个方程中,就可以得到线性弹性分析所需的材料数据。

对于微观几何形状的齿轮分析,有一些影响工作行为的若干参数。角度偏差,铅和渐开线隆起都在上面参考的分析中使用,但这些都是从ISO / DIN标准只是示例。根据最佳实践和经验的设计师们有时被定义自己的参数。

首先,接触应力计算与不同的微几何形状配合齿轮。然后,将最大接触应力被绘制为每个网格周期,并创建一个应力图。最小接触应力值绘制(1234兆帕)和公差盒插入周围的最小值。

公差盒框架所有可能发生的接触应力值由于生产变化。这意味着,如果所述齿轮是地面时,框将相比于剃齿轮的公差框较小。最大接触应力值比什么都可以接受更高。这意味着,这不是一个强大的设计点,因为一些齿轮的过早损坏,即使他们是在规定的公差范围内,并达到的最小应力在公差框。因此,另一个设计点必须从迭代在公差框内的最大应力是可以接受的选择,尽管这不会是我们必须达到的最小压力。

图1。

图1是对不同公差的许多应力计算的总结。条形图描述了不同微设计的平均值。最大最小传播也显示。最有趣的结论从这张幻灯片是,如果微几何钢齿轮复制到PM齿轮,结果将产生更高的传播PM齿轮(见右边的酒吧)。此外,优化的DIN 7 PM齿轮具有较低的接触应力相比,优化的钢齿轮。这是由于较低的杨氏模量。此外,f设计参数比f更需要注意。的TE加倍当微设计由钢材齿轮复制而不是优化的PM的设计。

这些练习的点是调查复制的钢制齿轮微观设计多少会影响PM齿轮的工作行为。从应力显示增加了16%的应力当选择钢的设计点,但最坏的允许制造的情况下的结果给出了在接触应力增加了40%,并且将不利于该PM齿轮的使用寿命。对于TE,其结果是更糟糕的,如果钢铁设计简单地复制。

所以这里的信息是双重的:
1.PM需要自己的微观设计
2. Check the robustness of the design with respect to allowable tolerances in production

在这篇文章中所分析的齿轮处于一个智能的fortwo的变速装置的4档。变速箱已经重建与PM齿轮,目前已有超过10万公里,没有传输的问题。第四档也通过耐力和NVH测试与该变速器制造商的一个项目,让超过20万公里,并预计将在下午传输出去。