Publicación: Influence of profile modification on the transmission error of spur gears under surface wear
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Fecha
2024-01
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Elsevier
Resumen
The load distribution, transmission error, and time-varying meshing stiffness of spur gears are all influenced by the teeth dimensions and profiles shape. Any modification on the teeth geometry, as a profile relief frequently used to avoid the mesh-in impact, will affect all these parameters and the entire dynamic behavior of the gearset. In addition, due to the friction between contacting surfaces, wear arises at the teeth flanks. This causes the shape of the meshing profiles to change, which will affect the load distribution and the transmission error for the subsequent meshing cycles. And this new load distribution causes a surfaces wear different form that of the previous meshing cycle. Consequently, the wear depth increase is different at any contact point —because the load and sliding velocity are different— and at any meshing cycle as well —because the load distribution changes with the accumulated wear—. And all the above is also influenced by the profile modification the teeth were manufactured with. In this paper, a simple, analytic model of meshing stiffness, load sharing, and transmission error for spur gears with profile modifications including the influence of surfaces wear is presented. The evolution of the transmission error with the number of wear cycles is studied, and the optimal profile modification for minimizing the dynamic load induced by the transmission error is investigated.
La distribución de carga, el error de transmisión y la rigidez de engrane variable en el tiempo de los engranajes rectos están todos influenciados por las dimensiones de los dientes y la forma de los perfiles. Cualquier modificación en la geometría de los dientes, como un alivio de perfil utilizado frecuentemente para evitar el impacto de engrane, afectará a todos estos parámetros y al comportamiento dinámico completo del conjunto de engranajes. Además, debido a la fricción entre las superficies en contacto, surge desgaste en los flancos de los dientes. Esto hace que la forma de los perfiles de engrane cambie, lo que afectará la distribución de carga y el error de transmisión para los ciclos de engrane posteriores. Y esta nueva distribución de carga causa un desgaste de superficies diferente al del ciclo de engrane anterior. En consecuencia, el aumento de la profundidad de desgaste es diferente en cualquier punto de contacto —porque la carga y la velocidad de deslizamiento son diferentes— y también en cualquier ciclo de engrane —porque la distribución de carga cambia con el desgaste acumulado—. Y todo lo anterior también está influenciado por la modificación del perfil con el que se fabricaron los dientes. En este artículo se presenta un modelo analítico simple de rigidez de engrane, distribución de carga y error de transmisión para engranajes rectos con modificaciones de perfil que incluyen la influencia del desgaste de las superficies. Se estudia la evolución del error de transmisión con el número de ciclos de desgaste y se investiga la modificación óptima del perfil para minimizar la carga dinámica inducida por el error de transmisión.
La distribución de carga, el error de transmisión y la rigidez de engrane variable en el tiempo de los engranajes rectos están todos influenciados por las dimensiones de los dientes y la forma de los perfiles. Cualquier modificación en la geometría de los dientes, como un alivio de perfil utilizado frecuentemente para evitar el impacto de engrane, afectará a todos estos parámetros y al comportamiento dinámico completo del conjunto de engranajes. Además, debido a la fricción entre las superficies en contacto, surge desgaste en los flancos de los dientes. Esto hace que la forma de los perfiles de engrane cambie, lo que afectará la distribución de carga y el error de transmisión para los ciclos de engrane posteriores. Y esta nueva distribución de carga causa un desgaste de superficies diferente al del ciclo de engrane anterior. En consecuencia, el aumento de la profundidad de desgaste es diferente en cualquier punto de contacto —porque la carga y la velocidad de deslizamiento son diferentes— y también en cualquier ciclo de engrane —porque la distribución de carga cambia con el desgaste acumulado—. Y todo lo anterior también está influenciado por la modificación del perfil con el que se fabricaron los dientes. En este artículo se presenta un modelo analítico simple de rigidez de engrane, distribución de carga y error de transmisión para engranajes rectos con modificaciones de perfil que incluyen la influencia del desgaste de las superficies. Se estudia la evolución del error de transmisión con el número de ciclos de desgaste y se investiga la modificación óptima del perfil para minimizar la carga dinámica inducida por el error de transmisión.
Descripción
The registered version of this article, first published in “Mechanism and Machine Theory, Volume 191, 2024, 105473", is available online at the publisher's website: Elsevier, https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2023.105473.
Categorías UNESCO
Palabras clave
Spur gears, Profile modification, Time-varying meshing stiffness, Load sharing, Transmission error, Wear, Robótica blanda, Efecto de rayos de aleta, Mecanismos de cumplimiento, Detección de fuerza, Diseño óptimo
Citación
Miryam B. Sánchez, Miguel Pleguezuelos, José I. Pedrero, Influence of profile modification on the transmission error of spur gears under surface wear. Mechanism and Machine Theory, Volume 191, 2024, 105473. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2023.105473.
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica