Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 901 - 915 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.544038 İndeks Tarihi: 11-01-2021

Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi

Öz:
Beveloid dişliler, konvansiyonel türdeki konik dişlilerden farklı olarak, paralel ve çakışan eksenlerdeçalışabilen, evolvent profilli dişli türleridir. Bu özellikleri sebebiyle, oldukça geniş olan kullanım alanları,günümüzde bu dişli tiplerinin dizayn ve optimizasyonu açısından, matematiksel modellerinin ve bilgisayardestekli analizlerinin oluşturulmasını ileri derecede önemli duruma getirmiştir. Alttan kesme durumları ise,temas eden dişler arasında yük dağılımını ve kök mukavemetini olumsuz yönde etkileyen önemli birfaktördür. Bu iki konu birlikte göz önüne alındığında, alttan kesme optimizasyonları yapılmış beveloid dişlitiplerinin modellenmesinin, dişli çarklar açısından oldukça geniş çaplı bir alanda yenilik getireceğidüşünülmektedir. Alttan kesilmenin giderilmesi amacıyla önerilen yöntemler olmasına rağmen, buyöntemlerin beveloid dişliler üzerinde uygulanması ve elde edilen modellerin, gerilme analizleri iledesteklenmesini içeren bir çalışma henüz mevcut değildir. Bu çalışma kapsamında, özellikle üç boyutlugeometrilerin eriyik yığma teknolojisi (FDM) yardımıyla oluşturulması için elverişli matematikselmodelleme üzerinde durulmuş ve alttan kesme durumları incelenerek, bu durumların ortadan kaldırılmasınısağlayabilecek modifikasyonlar, matematiksel denklemlerde belirtilmiştir. Sonuç olarak, matematikselmodelleri verilen beveloid dişlilerin, alttan kesmelerin oluştuğu şartlarda, kök kısımlarındaki gerilmedağılımları sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile elde edilmiş ve bu durumların ortadan kaldırılabilmesiamacıyla pozitif profil kaydırma ve asimetrik kremayer takımla imalat yöntemleri kullanılmıştır. Gerilmeanalizleri sonuçlarında, kök kısımlarında maksimum gerilmenin azaltıldığı görülmüştür. Kullanılan bu ikiyöntem yardımıyla beveloid dişlilerde kök mukavemetini arttırmak mümkün olabilecektir.
Anahtar Kelime:

Modelling and undercutting analysis of beveloid gears

Öz:
Different from conventional conical gear geometries, beveloid gears are gears types, which can work both on parallel and crossed axes. Due to this specialty, their wide field of use has made mathematical models and computer aided analysis extremely important in terms of their optimization and design. Undercutting is an other important factor, which effects the load distribution and root strength in a negative way. Considering these two subjects together, it has thought that, modelling of beveloid gears which has optimization on prevention of undercutting, can bring an innovation in a wide range. Although there are methods suggested to prevent undercutting, a whole study which includes the implementation of the methods on the beveloid gears and stress analysis of the developed models does not exist. In the scope of this work, mathematical modelling which is especially convenient for 3 dimensional modelling with fused deposition modelling method (FDM) has been focused on, undercutting phenomena has been studied and modifications which can help to prevent undercutting has been specified in the equations. Finally, under the conditions which undercutting occurs, stress distribution on the root regions has been generated by finite element method (FEM) and to prevent the undercutting formations, positive profile shifting and production with asymmetrical rack cutter methods has been used. In the result of the stress analysis, it has been seen that, maximum stress values on the root regions has been reduced. By the help of these two methods, it can be possible to increase the strength on the root regions of the beveloid gear models.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Liu, C. C., Chen, Y. C., & Peng, Y. L., Contact pattern simulation and stress analysis of intersected concave conical involute gear pairs generated by shaper cutters. In Proceedings of the 14th IFToMM World Congress 259-264, 2015.
  • 2. Brauer J., Analytical Geometry of Straight Conical Involute Gears, Mechanism and Machine Theory, 37 (1) 127–141, 2002.
  • 3. Mitome K., Conical Involute Gear, Part 1: Design and Production System, Bull. , JSME, 26, 212, 299-305, 1983.
  • 4. Liu C.-C., Tsay C.-B., Tooth Undercutting of Beveloid Gears, Journal of Mechanical Design ASME, 123 (4), 569–576, 2001.
  • 5. Akpolat A., Reduction of Tooth Root Bending Stresses in Gears Generated by Symmetric Cutter with Asymmetric Tip Radii, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 713-727, 2018.
  • 6. Doğan O., Yılmaz T.G., Karpat F., Stress Analysis of Involute Spur Gears with Different Parameters by Finite Element and Graphical Method, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (4), 1493-1504, 2018.
  • 7. Fetvacı M., C., Pinyon-tipi takımla imal edilen standart olmayan dişlilerin bilgisayar simülasyonu. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (1), 51-61, 2018.
  • 8. Brauer J., A General Finite Element Model of Involute Gears, Finite Element in Analysis and Design, 1857- 1872, 2004.
  • 9. Song C., Zhou S., Zhu C., Yang X., Li Z., Sun R., Modeling and Analysis of Mesh Stiffness for Straight Beveloid Gear with Parallel Axes Based on Potential Energy Method, 12 (7). 1–14, 2018.
  • 10. Brecher C., Brumm M., Henser J., Calculation of the Tooth Root Load Carrying Capacity of Beveloid Gears, American Gear Manufacturers Association, AGMA, Alexandria-U.S.A., 52-61, June 2014.
  • 11. Li S., Effect of Addendum on Contact Strength, Bending Strength and Basic Performance Parameters of a Pair of Spur Gears, Mechanism and Machine Theory, 43, 12, 1557–1584, 2008.
  • 12. Ni G., Zhu C., Song C., Du X., Zhou Y., Tooth Contact Analysis of Crossed Beveloid Gear Transmission with Parabolic Modification, Mechanism and Machine Theory, 113, 40–52, 2017.
  • 13. Fetvacı, M., C., Evolvent Düz Dişlilerde Alttan Kesmenin Bilgisayar Simülasyonu. Engineer & the Machinery Magazine 656, 2014.
  • 14. Merrit H.E., Gears, Third Edition., Issac Pitman and Sons, London, U.K., 1954.
  • 15. Yang S. C., Mathematical Model of a Helical Gear with Asymmetric Involute Teeth and Its Analysis, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology., 26 (5–6), 448–456, 2005.
  • 16. Litvin F.L., Fuentes A., Gear Geometry and Applied Theory, Second Edition, Cambridge University Press, New York, U.S.A., 2004
  • 17. Fetvacı M.C., Evolvent Konik Dişli Çarkların Bilgisayar Simülasyonu, Mühendis ve Makina, 51 (602), 12-18, 2010.
  • 18. Filiz, I. Huseyin, and O. Eyercioglu. Evaluation of gear tooth stresses by finite element method. Journal of Engineering for Industry 117.2, 232-239, 1995.
  • 19. Liu C., Chen Y., Lin S., Contact Stress Analysis of Straight Concave Conical Involute Gear Pairs with Small Intersected Angles, Proceedings of the International Multi Conference of Engineers and Computer Scientists, Imecs vol. III, Hong Kong, 1722- 1727, March 17-19, 2010.
  • 20. Litvin, F. L. et al. ‘Computerized developments in design, generation, simulation of meshing, and stress analysis of gear drives’, Meccanica, 40 (3), 291–323, 2005.
  • 21. Litvin, F. L. et al. ‘Face-gear drive with spur involute pinion: geometry, generation by a worm , stress analysis’, 191, 2785–2813, 2002.
  • 22. Liu, S. et al. (2018) ‘Effects of tooth modifications on mesh characteristics of crossed beveloid gear pair with small shaft angle’, Mechanism and Machine Theory. Elsevier Ltd, 119, 142–160, 2017.
  • 23. Kapelevich, A. L. and Shekhtman, Y. V ‘Flank Profile Modification Optimization for Spur Asymmetric Gears’, (February), 64–68, 2019.
  • 24. Roda-casanova, I. G. V. ‘Modified geometry of spur gear drives for compensation of shaft deflections’, Meccanica. Springer Netherlands, 1855–1867), 2015.
APA Şentürk B, Fetvaci C (2020). Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. , 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
Chicago Şentürk Berat Gürcan,Fetvaci Cuneyt Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. (2020): 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
MLA Şentürk Berat Gürcan,Fetvaci Cuneyt Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. , 2020, ss.901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
AMA Şentürk B,Fetvaci C Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. . 2020; 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
Vancouver Şentürk B,Fetvaci C Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. . 2020; 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
IEEE Şentürk B,Fetvaci C "Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi." , ss.901 - 915, 2020. 10.17341/gazimmfd.544038
ISNAD Şentürk, Berat Gürcan - Fetvaci, Cuneyt. "Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi". (2020), 901-915. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.544038
APA Şentürk B, Fetvaci C (2020). Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(2), 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
Chicago Şentürk Berat Gürcan,Fetvaci Cuneyt Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.2 (2020): 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
MLA Şentürk Berat Gürcan,Fetvaci Cuneyt Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.2, 2020, ss.901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
AMA Şentürk B,Fetvaci C Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
Vancouver Şentürk B,Fetvaci C Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 901 - 915. 10.17341/gazimmfd.544038
IEEE Şentürk B,Fetvaci C "Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.901 - 915, 2020. 10.17341/gazimmfd.544038
ISNAD Şentürk, Berat Gürcan - Fetvaci, Cuneyt. "Beveloid dişli çarkların modellenmesi ve alttan kesme analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/2 (2020), 901-915. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.544038