Untersuchung und Simulation des Temperatureinflusses auf das Anregungsverhalten von Kunststoffzahnrädern

Abstract

ZusammenfassungEin Trend des Einsatzes von Kunststoffzahnrädern in Getrieben hoher Leistungsdichte ist infolge der zunehmenden Entwicklung von Hochleistungskunststoffen zu beobachten. Simulationsmethoden zur Berechnung des Betriebsverhaltens und Untersuchungen zum Anregungsverhalten von Kunststoffzahnrädern in Leistungsgetrieben sind im Stand der Technik kaum vorhanden. Aktuelle Zahnkontaktanalysen stoßen bei der Berechnung von Kunststoffzahnrädern mit den ihnen zugrunde liegenden linear-elastischen Modellannahmen an ihre Grenzen, da Kunststoffzahnräder ein nichtlineares Materialverhalten aufweisen. Der Bericht umfasst experimentelle und simulative Untersuchungen zum Einfluss der Materialnichtlinearität auf das quasistatische und dynamische Anregungsverhalten von Kunststoffzahnrädern. Um den Einfluss der Materialnichtlinearität infolge einer Temperaturerhöhung auf das Anregungsverhalten zu ermitteln, werden Radvarianten aus ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI 900) und Polyetheretherketon (PEEK) bei zwei unterschiedlichen Öltemperaturen untersucht. Das experimentell ermittelte quasistatische Anregungsverhalten wird mit Simulationsmethoden aus dem aktuellen Stand der Technik verglichen, um deren Berechnungsgüte zu quantifizieren. Neben einer Berechnung basierend auf einem linear-elastischen Materialmodell wird das quasistatische Anregungsverhalten der Kunststoffzahnräder mit einem nichtlinearen Materialmodell bestimmt. Der Abgleich der Simulationsergebnisse mit den experimentellen Untersuchungen zeigt, dass die Berechnung des quasistatischen Anregungsverhaltens der Kunststoffzahnräder basierend auf einem linear-elastischen Materialmodell zu höheren Abweichungen führt im Vergleich zu einer nichtlinearen Materialmodellierung.