A contribution to the research of the loading capacity of internal involute high contact ratio gears : doctoral thesis

U ovom radu istraženo je naprezanje u korijenu i na boku zuba zupčanika s ravnim unutarnjim evolventnim ozubljenjem s velikim stupnjem prekrivanja profila (UVPP) i geometrijski točnim profilom zuba. Detaljno je istražena geometrija UVPP ozubljenja te su utvrđene vrijednosti parametara geometrije ozubljenja potrebne kako bi se izbjegle smetnje u zahvatu zupčanika te pogreške oblika boka zuba zupčanika nastale tijekom izrade. Istražen je utjecaj parametara geometrije UVPP ozubljenja na nosivost tog ozubljenja te su dane preporuke za izbor najpovoljnijih vrijednosti parametara geometrije za postizanje što većeg stupnja prekrivanja profila ozubljenja. Prikazan je postupak proračuna naprezanja u korijenu i na boku zuba zupčanika prema normi ISO 6336 te je ustanovljeno da vrijednosti dobivene tim postupkom znatno odstupaju od realno očekivanih. Razmotren je točniji postupak proračuna naprezanja u korijenu i na boku zuba zupčanika s UVPP ozubljenjem. Naprezanja u korijenu i na boku zuba zupčanika UVPP zupčanog para eksperimentalno su ispitana metodom fotoelasticimetrije. Rezultati tog ispitivanja upotrijebljeni su za verifikaciju rezultata dobivenih numeričkom analizom putem metode konačnih elemenata. Na temelju rezultata numeričke analize metodom konačnih elemenata utvrđena je raspodjela sile u toku zahvata UVPP zupčanog para. Predložene su izmjene izraza za proračun naprezanja u korijenu i na boku zuba zupčanika navedenih u normi ISO 6336 za slučaj UVPP ozubljenja. Predložen je točniji i jednostavniji način proračunavanja naprezanja u korijenu i na boku zuba UVPP ozubljenja u odnosu na normu ISO 6336.This work deals with the investigation of tooth flank and tooth root stresses of internal involute spur high contact ratio gears (IHCR) having an geometrically accurate profile. The geometry of IHCR gears has been thoroughly researched in order to avoid meshing errors as well as tooth shape errors created during gear shaping. The influence of IHCR gear geometry on the loading capacity of IHCR gears has been researched and recommendations have been made to make correct selections of gear geometry parameter values in order to achieve a transverse contact ratio as high as possible. An overview of tooth root and tooth flank stress calculations according to ISO 6336 has been given and it was determined that the values obtained by using this calculation considerably differ from expected values. A more accurate procedure for the calculation of tooth root and tooth flank stresses of IHCR gears has been discussed. Photoelastic investigation has been used to determine the actual tooth root and flank stress of IHCR gears and the results have been used for the verification of the results obtained by means of the finite element method. Numerical analysis by finite element method has been used to determine the actual load distribution during the mesh of a IHCR gear pair. Modifications to the expressions for the calculation of tooth root and tooth flank stresses according to ISO 6336 in the case of IHCR gears have been suggested, as well as a simpler and more accurate procedure for the calculation of IHCR gear tooth root and tooth flank stresses in relation to ISO 6336