Planetary gear innovation : A study of how redesigning planetary gears leads to more efficient manufacturing

Syftet med examensarbetet är att undersöka om det är möjligt att genom omkonstruktion av innerkuggade ytterringar till planetväxlar effektivisera tillverkningen av dessa, där omkonstruktionen syftade till användandet av lösa kuggar. En given konceptidé som undersöktes var att använda cylindrar från rullager som placeras i en ring med urtagningar för cylindrarna. Detta tillämpas idag i industrirobotar. Även ett koncept baserat på lösa evolventkuggar framtogs, där huvudtanken var att undvika omkonstruktion av sol- och planethjul. Genom att modellera en planetväxel som agerade referens erhölls erforderliga data för beräkningarna. De framtagna koncepten analyserades med avseende på spänningar och yttryck med FEM och analytiska beräkningar. Analysen av dessa beräkningar visade att koncepten fungerar tillfredsställande med avseende på yttryck och spänningar för de aktuella lastfall och dimensioner som simulerades. Dock kräver koncepten vidare arbete för att säkerställa dimensionsintervall inom vilka lösa kuggar kan tillämpas samt för att fastslå den exakta geometrin på kuggarna.The purpose of this study is to investigate the possibility of making the manufacturing process for outer rings of planetary gears more efficient by redesign, where the use of loose cogs was the idea of the redesign. One idea was to use the cylinders of roller bearings placed in a ring with holes. This is today used in industrial robots. Another concept was to use loose cogs with the profile-shape of involutes, where the main idea was to maintain the shape of the sun gear and the planet gear. By modeling a “reference” planetary gear the necessary data for calculations was obtained. The concepts were analyzed in terms of stress and pressure with FEM and analytical methods. The analysis of the results confirmed that the concepts met the requirements for the used load and dimensions. However, the concepts require further work to ensure the size range within which loose cogs are applicable, and also to determine the exact geometry of the profile of the cog