Högprestandakugghjul

Sammanfattning: Kugghjul är ett av de viktigaste elementen som finns i en maskin. Kuggväxlar har den högsta verkningsgraden bland kända energiomvandlare idag. Kuggväxlar har höga krav och det krävs en robust konstruktion för att göra dem okänsliga för störningar. Störningar på kuggväxlar ger upphov till transmissionsfel. Transmissionsavvikelser orsakar olika typer av oönskat beteende som exempelvis utmattning och buller är ofta en följd av tillverkningsavvikelser.I detta arbete har ett kommersiellt program, Helical3D, som bygger på kontaktmekanik och finita element metoden används för att studera inverkan av tillverkningsavvikelser på växelns prestanda i form av kontakttryck och transmissionsfel. Syftet med detta arbete var att utreda hur transmissionen påverkas av tillverkningsfel och variationer. Målet var att kunna använda resultatet för att ta fram en robust växelgeometri.Växeln som analyserats är en befintlig snedkuggväxel. Kuggväxeln innehåller tre hjul och det utgående kuggparet har analyserats med hjälp av ett fullskaligt faktorförsök med fyra typer av tillverkningsavvikelser i programvaran Helical3D. Varje simulering har analyserats med avseende på kontakttryck och transmissionsfel för att undersöka tillverkningsavvikelsers inverkan på kraftöverförningen. Enskilda fel har simulerats och ett fullskaligt faktorförsök har utförts. Störningsparametrarna har satts in på en hög och en låg nivå.I faktorförsöket uppkom högst kontakttryck med fem gånger högre kontakttryck än för originalgeometrin, då med delningsfelets höga nivå. Högst transmissionsfel uppkommer i flera faktorförsök med delningsfel hög nivå. Samma värde uppkommer i det enskilda försöket för delningsfelets höga nivå, 40 gånger större än infört delningsfel. Kontakttrycken för de enskilda försöken tenderar att vara lägre än trycken som uppkommer i faktorförsöket.Delningsfelet har visa sig ha en stor inverkan på både transmission och kontakttryck och varken transmissionsfel eller kontakttryck har förbättras av pålagda störningar. Kombinationen låg nivå delningsfel och låg nivå snedvinkelriktning sticker ut som den mest gynnsamma i faktorförsöken och medför ett lågt transmissionsfel.Kunskaper om kuggväxelgeometri tillsammans med användandet av programmet Helical3D har gjort att målet har uppnåtts.