Asimetrik evolvent dişe sahip düz dişli çarkların analizi /
Yazar: FATİH KARPAT
Danışman: PROF.DR. FATİH BABALIK
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZETBu çalismada, asimetrik dislere sahip evolvent düz disli çarklar incelenmistir.Asimetriklik bu disli çarklarda disin iki yüzeyinde birbirinden farkli kavrama açilarinasahip evolvent profil kullanilmasindan ileri gelmektedir. Asimetrik dis tasarimininortaya çikis amaci yüksek yük tasima kapasitesi gibi yüksek performansa sahip düz disliçarklarin elde edilmesidirBu disli çarklarla ilgili literatürde bulunan az sayidaki çalismalarda disin hangiyüzeyindeki kavrama açisinin daha büyük seçilecegi üzerine farkli iki uygulamayarastlanmaktadir. Kavrama açisi dis dibi gerilmesini etkileyen en önemli parametreoldugundan kavrama açisinin belirlenmesi bu disli çarklar için çok önemlidir. Bu tezçalismasinda yükün karsilandigi dis yüzeyindeki (ön yüzey) kavrama açisinin digerinegöre daha büyük oldugu asimetrik profilli dise sahip evolvent düz disli çarklarincelenmistir. Gelistirilen bilgisayar programlari sayesinde asimetrik dise sahip düz disliçarklar dis dibi gerilmesi açisindan simetrik profilli dislere sahip düz disli çarklarlakarsilastirilmistir. Bu programlarda düz ve helisel disli çarklar için gelistirilen ISO 6336ve DIN 3990'ya uygun olan bir metot kullanilmistir. Ancak asimetrik disler standartolmadigindan bu yöntem asimetrik dis için sonlu elemanlar analizleri ile desteklenenbazi kabullerle uyarlanmistir. Programlardan sonlu elemanlar analiz sonuçlari ileuyumlu ve dis sayisi, kavrama açisi, profil kaydirma miktari ve takim radyusuparametrelerine bagli olarak bulunan sonuçlar grafiklerle sunulmustur.Asimetrik profilli dise sahip düz disli çarklar ön yüzey kavrama açisi ve disyüksekligi parametrelerine bagli olarak dinamik yükler açisindan da incelenmistir.Dinamik analiz için burulma rijitligine dayanan sayisal bir yöntem kullanilmistir. Buanaliz için gelistirilen program sayesinde dinamik yükler, dinamik faktörler, statik vedinamik iletim hatalari hesaplanabilmektedir.Dinamik analiz için gerekli olan dis rijitlikleri sonlu elemanlar yöntemikullanilarak elde edilmistir. Parametrik bir çalismaya imkan verebilmek amaciyla Ansys8.0 programi için batch dosyasi yazan bir program daha Matlab 6.5 kullanilarakgelistirilmistir. Bu sayede sonlu elemanlar analizi adimlari otomatik hale getirilerekzamandan kazanç saglanmistir.iiSon olarak hesaplanan statik iletim hatalarinin frekans analizi hizli fourierdönüsümü (FFT) kullanilarak geçeklestirilmistir. Ön yüzey kavrama açisi ve disyüksekligi parametrelerinin harmoniklerin genlik degerlerine etkileri incelenmis ve eldeedilen sonuçlar grafikler yardimiyla sunulmustur.Anahtar kelimeler: Düz disli çarklar, asimetrik evolvent dis, dis dibi gerilmesi,dinamik yük

Abstract:
ABSTRACTIn this study, involute spur gears with asymmetric teeth are investigated. Theasymmetry means that pressure angles are different for the drive and coast sides. Theaim of the asymmetric tooth desingn is to improve the performance of gears such asincreasing the load carrying capacity or reducing noise and vibration.In literature, there are two different applications for involute gears withasymmetric teeth. The difference between them is the selection of pressure angles fordrive side and coast side. In his study, the spur gears with asymmetric teeth, which havelarger pressure angles on drive side than on coast side, are investigated Since the loadcapacity of the involute gear mainly depends on the pressure angle, the determination ofpressure angles is very important. Computer programs is developed for theminimizitation of bending tooth stress and the comparison of spur gears withasymmetric teeth and addendum modification for bending stress by using MatLab 6.5.Since asymmetric tooth is not standard, the tooth model, which was introduced by DIN3990/Method C and ISO/TC60, is adjusted for the asymmetric tooth. The determinationof the tooth form and stress concentration factors for asymmetric tooth is accomplishedfor each different parameter (pressure angles, tool radius, addendum modification coeff.etc.). The obtained results that agree with FEA results are presented graphically in thisstudy.The spur gears with asymmetric teeth is also considered for dynamic loads.The computer program which uses a numerical method based on torsinal stiffness wasdeveloped for dynamic analysis of gear mechanisms with asymmetric teeth andsymmetric teeth. It computes dynamic loads, dynamic factors, static and dynamictransmission errors depending on design parameters.In this study, the stiffness of both asymmetric and symmetric tooth is alsocalculated by the finite element method. Another computer program is developed toobtain parametric study. It is written by using MatLab 6.5. The developed programcreates batch files for Ansys 8.0. The 2-D tooth model of gears and finite elementanalysis are automatically obtained by using the file. The results of deformationcalculated by finite element analysis are saved as data files.ivFinally, after comput ing static transmission error, its frequency spectrum isgenerated by using FFT (fast fourier transform). The effects of different gear designparameters such as pressure angle on drive side and addendum etc. are investigated. Thesample results, which were obtained for each subject by using the developed computerprograms, are illustrated with numerical examples.Keywords: Spur gears, involute asymmetric tooth, bending stress, dynamic load