Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi

Oğuz DOĞAN, (Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)
Tufan Gürkan YILMAZ, (Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)
Fatih KARPAT (Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi
3 1
Yıl: 2018 Cilt: 33 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1493 - 1504 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.416445 İndeks Tarihi: 27-02-2020

Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi

Öz:
Dişli tasarımında en fazla dikkat edilmesi gereken nokta diş dibinde oluşan eğilme gerilmesidir. Diş dibindekieğilme gerilmesinin yüksek olması dişin doğrudan hasar görmesine, zamanla yorularak görevini yapamaz halegelmesine neden olur. Bu sebepten, diş dibinde oluşan eğilme gerilmesinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Buçalışmada, diş dibinde oluşan eğilme gerilmesinin hesaplanabilmesi için DIN 3990 standardını temel alan ancakkritik noktayı trokoid bölgesinin her noktasında arayan grafik metot yöntemi kullanılmıştır. Öncelikle standart birdişli çark için DIN 3990 standardı ve grafik metot kullanılarak gerilme hesabı yapılmıştır. Ayrıca sonlu elemanlaryöntemi ile de hesaplanan gerilme değerleri doğrulanmıştır. Standartların doğrulanmasından sonra, farklı dişli çarktasarım parametrelerinin diş dibi gerilmesine olan etkisi hem grafik metot hem de sonlu elemanlar yöntemikullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak kesici takım uç yarıçapı değişiminin, incelenen diğer parametrelere görediş dibi gerilmelerine etkiye en önemli parametre olduğu tespit edilmiştir. Uç yarıçapının arttırılması ile diş dibindeoluşan gerilmelerde %30'a yakın iyileşme sağlanmıştır. Grafik metottan elde edilen sonuçlar ile sonlu elemanlaranalizinden elde edilen sonuçlar büyük bir uyum göstermiştir. Grafik metodun özellikle standart dışı geometriyesahip dişli çarkların gerilme analizinde kullanılabileceği görülmüştür.
Anahtar Kelime:

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Yazılım Mühendisliği Mühendislik, Makine İnşaat Mühendisliği Malzeme Bilimleri, Özellik ve Test İnşaat ve Yapı Teknolojisi İmalat Mühendisliği Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri

Stress analysis of involute spur gears with different parameters by finite element and graphical method

Öz:
The most critical point of gear design is bending stress which occurs on trochoid region of the gear. The high bending stress on trochoid region of the gear causes the tooth failure and the fatigue life of gear reduces. For this reason, bending stress must have lower magnitude as much as possible. In this study, to calculate bending stress, graphical method is proposed. It is based on DIN3990 and searches critical point in every point of trochoid region. First of all, for standard gear, stress is calculated with using the DIN 3990 standard and graphical method. Besides finite element analysis is used for validation of method. After validation, bending stresses are investigated for different gear parameters with finite element analysis and graphical method. It is evaluated that rack cutter tip radius is the most effective parameter on root stress. When increasing tip radius of rack cutter, the value of bending stress decreases 30%. It is seen that graphic method could be used with high reliability in gear stress analysis especially for gears with especially non-standard parameters.
Anahtar Kelime:

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Yazılım Mühendisliği Mühendislik, Makine İnşaat Mühendisliği Malzeme Bilimleri, Özellik ve Test İnşaat ve Yapı Teknolojisi İmalat Mühendisliği Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Buckingham E., Analytical Mechanics of Gears, Dover Publications, New York, A.B.D., 1949.
  • Colbourne J.R., The Geometry of Involute Gears, Springer-Verlag, New Jersey, A.B.D., 1987.
  • Litvin F.L. ve Fuentes A., Gear Geometry and Applied Theory Second Edition, Cambridge University Press, New York, A.B.D., 2004.
  • Radzevich S.P., Dudley’s Handbook of Practical Gear Design and Manufacture, CRC Press, 2016.
  • Kapelevich A., Geometry and Design of Involute Spur Gears with Asymmetric Teeth, Mechanism and Machine Theory, 35 (1), 117-130, 2000.
  • Yang S.C., Mathematical Model of a Helical Gear with Asymmetric Involute Teeth and its Analysis, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 26 (5-6), 448-456, 2005.
  • Fetvacı C., Computer simulation of nonstandard gears manufactured by pinion-type cutters, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (1), 51-61, 2018.
  • Jammi S.R., Gear Tooth Stresses From Finite Element Analysis Compared with AGMA Standards, Proceedings of the ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE 2013, Portland Oregon – A.B.D., 4-7 Ağustos 2013.
  • Cavdar K., Karpat F., Babalık F.C., Computer Aided Analysis of Bending Strength of Involute Spur Gears with Asymmetric Profile, Journal of Mechanical Design, 127, 477 - 484, 2005.
  • Kumar V.S., Muni D.V., Muthuveerappan G., Optimization of Asymmetric Spur Gear Drives to Improve the Bending Load Capacity, Mechanism and Machine Theory, 43, 829–858, 2008.
  • Flodin A. ve Andersson M., Tooth Root Optimization of Powder Metal Gears: Reducing Stress from Bending and Transient Loads, Gear Technology, June/July 2013.
  • Lisle T.J., Shaw B.A., Frazer R.C., External Spur Gear Root Bending Stress: A Comparison Of ISO 6336:2006, AGMA 2101-D04 ANSYS Finite Element Analysis and Strain Gauge Techniques, Mechanism and Machine Theory, 111, 1–9, 2017.
  • Patil S.S., Karuppanan S., Atanasovska I., Experimental Measurement of Strain and Stress State at the Contacting Helical Gear Pairs, Measurement, 82, 313- 322, 2016.
  • Wang M.J., A New Photoelastic Investigation of the Dynamic Bending Stress of Spur Gears, Journal of Mechanical Design, 125, 365-372, 2003.
  • Spitas V., Costopoulos T., Spitas C., Optimum Gear Tooth Geometry for Minimum Fillet Stress Using BEM and Experimental Verification with Photoelasticity, Journal of Mechanical Design,128 (5),1159-1164, 2006.
  • Fetvacı M.C. ve İmrak C.E., Finite Element Modeling of Spur Gears for Analysing Tooth Bending Stresses, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 19 (2), 199-203, 2004.
  • Fetvacı M.C. ve İmrak C.E., Düz Dişlilerde Kavrama Çevriminde Gerilmelerin Değişiminin Sonlu Eleman Metodu ile İncelenmesi, Mühendis ve Makina, 46 (545), 2005.
  • Pedrero J.I., Fuentes A., Estrems M., Approximate Method for the Determination of the Bending Strength Geometry Factor for External Spur and Helical Gear Teeth, Journal of Mechanical Design, 122, 331-336, 2000.
  • Sekar R.P. ve Muthuveerappan G., Estimation of Tooth Form Factor for Normal Contact Ratio Asymmetric Spur Gear Tooth, Mechanism and Machine Theory, 90, 187–218, 2015.
  • Hasl C., Liu H., Oster P., Tobie T., Stahl K., Method for Calculating the Tooth Root Stress of Plastic Spur Gears Meshing with Steel Gears under Consideration of Deflection-Induced Load Sharing, Mechanism and Machine Theory, 111, 152-163, 2017.
  • Marimuthu P. ve Muthuveerappan G., Design of Asymmetric Normal Contact Ratio Spur Gear Drive Through Direct Design to Enhance the Load Carrying Capacity, Mechanism and Machine Theory, 95, 22-34, 2016.
  • Jabbour T. ve Asmar G., Tooth Stress Calculation of Metal Spur and Helical Gears, Mechanism and Machine Theory, 92, 375-390, 2015.
  • Obsieger, Tooth form factors used for external and internal teeth, Zeitschrift Konstruktion, 32, 443-447, 1980.
  • DIN 3990, Calculation of Load Capacity of Cylindrical Gears: Calculation of Tooth Strength, 1987.
APA Doğan O, YILMAZ T, Karpat F (2018). Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. , 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
Chicago Doğan Oğuz,YILMAZ TUFAN GÜRKAN,Karpat Fatih Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. (2018): 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
MLA Doğan Oğuz,YILMAZ TUFAN GÜRKAN,Karpat Fatih Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. , 2018, ss.1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
AMA Doğan O,YILMAZ T,Karpat F Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. . 2018; 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
Vancouver Doğan O,YILMAZ T,Karpat F Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. . 2018; 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
IEEE Doğan O,YILMAZ T,Karpat F "Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi." , ss.1493 - 1504, 2018. 10.17341/gazimmfd.416445
ISNAD Doğan, Oğuz vd. "Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi". (2018), 1493-1504. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416445
APA Doğan O, YILMAZ T, Karpat F (2018). Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(4), 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
Chicago Doğan Oğuz,YILMAZ TUFAN GÜRKAN,Karpat Fatih Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33, no.4 (2018): 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
MLA Doğan Oğuz,YILMAZ TUFAN GÜRKAN,Karpat Fatih Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.33, no.4, 2018, ss.1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
AMA Doğan O,YILMAZ T,Karpat F Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(4): 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
Vancouver Doğan O,YILMAZ T,Karpat F Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(4): 1493 - 1504. 10.17341/gazimmfd.416445
IEEE Doğan O,YILMAZ T,Karpat F "Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33, ss.1493 - 1504, 2018. 10.17341/gazimmfd.416445
ISNAD Doğan, Oğuz vd. "Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu elemanlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33/4 (2018), 1493-1504. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416445
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 10:37

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları