AUS DER PRAXIS
Bild 1: Grübchentragfähigkeit einsatzgehärteter Stähle Bild 2: Zahnfußtragfähigkeit einsatzgehärteter Stähle
Die Getriebeoptimierung
erfolgt
unter Berücksichtigung
von
Werkstoffparametern,
die wiederum
vom Herstellungsprozess
und den Materialeigenschaften
des Stahls abhängen
und unter
Beachtung
von Fahrzeugparametern,
wie beispielsweise
dem
Drehmoment.
Die identifizierten
Auslegungsgrößen
zur Zahnraddimensionierung
für die vier Getriebe,
nämlich Grübchen
und Zahnfußtragfähigkeit,
sind in Bild 1 und 2 dargestellt.
Die Dimensionierung
der Zahnräder
basiert
auf der Norm
DIN 3990 unter Berücksichtigung
der Grübchen
und Zahnfußtragfähigkeit.
Die Getriebewellen
werden
entsprechend
der Norm DIN 743 gegen Biegung
und Torsion
dimensioniert.
Dabei wird der Durchmesser
der Getriebewellen
bei einem vorgegebenen
Sicherheitsfaktor
berechnet.
Eine Durchmesseränderung
der Welle beeinflusst
direkt den Zahnraddurchmesser
um denselben
Wert. Nimmt der Wellendurchmesser
um einen Millimeter
ab, wird der Zahnraddurchmesser
um
denselben
Wert verkleinert.
Aufgrund
des kleineren
Zahnraddurchmessers
bei gleichem zu übertragenden
Drehmoment
nimmt die resultierende
Kraft in der Verzahnung
zu, weshalb
die Zahnradbreite
zunimmt.
Durch eine Erhöhung
der Werkstoffkennwerte
zur Dimensionierung
der Zahnräder
kann einer
Zunahme
der Zahnradbreite
entgegengewirkt
werden.
Dadurch
können
die Masse, die Trägheit
und die Abmessungen
des Getriebes
weiter
reduziert
werden.
Die im Getriebe
vorliegenden
zylindrischen
Pressverbände
werden
hinsichtlich
der
Länge des Presssitzes
überprüft
um sicherzustellen,
dass das
Drehmoment
ohne Durchrutschen
der Verbindung
übertragen
werden
kann. Zusätzlich
werden
die systemischen
Zusammenhänge
von Planetengetrieben
entsprechend
der Norm VDI 2157
bei der Dimensionierung
berücksichtigt.
Dabei werden
über
den Durchmesser
der beiden
Wellen
zum Antrieb
der Sonnen
die Durchmesser
der Sonnen
und bei konstantem
Übersetzungsverhältnis
der Durchmesser
der Planeten
bestimmt.
Anhand
des Durchmessers
der Planeten
wird der Durchmesser
des Planetenträgers
und des Hohlrads
neu berechnet.
Durch
die Funktionszusammenhänge
des Planetengetriebes
kann
auf das Potenzial
bezüglich
Masse, Massenträgheit
und Bauraum
geschlossen
werden.
SOFTWARETOOL
ZUR UNTERSTÜTZUNG
DES PRODUKTENTWICKLERS
Die Zusammenführung
aller Informationen
bezüglich
der
Wechselwirkungen
der Getriebekomponenten,
DIN-Normen
zur Dimensionierung
der Komponenten
und der ermittelten
Materialparameter
der Komponenten
ermöglicht
eine analytische
Berechnung
des Optimierungspotenzials
von Masse,
Trägheit
und Bauraum
mittels
eines Softwaretools.
Die Differenz
zwischen der redimensionierten
Geometrie
und Masse
der Getriebekomponenten
und den Messwerten
ist kleiner als
15 Prozent. Zum einen ist der Unterschied
mit internen
Richtlinien
bei der Getriebeauslegung
erklärbar.
Viele Getriebehersteller
dimensionieren
ihre Getriebe
nach DIN 3990, verwenden
aber die Normen
mit angepassten
Anwendungs
und
46 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2018