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Gleason Kegelradtechnologie

Ingenieurwissenschaftliche Grundlagen und modernste Herstellungsverfahren für Winkelgetriebe Studienausgabe

von Stadtfeld, Hermann J. Fach: Technik/ Ingenieurwesen;

Die vielen Entwicklungen des vergangenen Jahrzehnts machen es heute sehr schwierig, die Wahl für die optimalen Getriebeelemente zu treffen. Die moderne Kegelradverzahntechnik bietet nicht nur Methoden zur Berechnung und Herstellung der klassischen Spiral- und Hypoidkegelräder, sondern offeriert eine Vielfalt an Möglichkeiten zur räumlichen Leistungsübertragung mittels Verzahnungen, die in der Vergangenheit nur mit Spezialmaschinen hergestellt werden konnten. Heute können geradverzahnte Kegelräder, Kronenräder, Beveloidverzahnungen sowie Kegelschneckengetriebe ebenso wie bogenverzahnte Kegelräder im Hochgeschwindigkeits-Trockenfräsen weichverzahnt werden. Modernste Schleif- und Läppmethoden erlauben eine Hartfeinbearbeitung im »Closed Loop« mit hoher Genauigkeit und sogar mit gezielten Oberflächenstrukturmodulationen, die zur Geräuschreduzierung, zu verbesserten tribologischen Eigenschaften und zu erhöhten Wirkungsgraden führen. »Gleason Kegelradtechnologie« ist weltweit das erste Fachbuch, das alle diese Verfahren erklärt und praktische Hinweise für ihre Anwendung liefert. Das einleitende Kapitel stellt Ingenieuren und Studenten ohne Verzahnungserfahrung in leicht verständlicher Sprache die Grundlagen der modernen Stirn- und Kegelradverzahntechnik vor. Dem Leser wird es ermöglicht, die effizienteste und kostengünstigste Lösung für einen bestimmten Anwendungsfall zu wählen.
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Details
ISBN 9783838551685
UTB-Titelnummer E5168
Auflagennr. 1. Aufl.
Erscheinungsjahr 2013
Erscheinungsdatum 15.07.2013
Einband Nein
Formate UTB e-Only
Originalverlag UVK
Umfang 500 S.
Inhalt
0. Nomenklatur und Zeichenerklärung
0.1 Nomenklatur
0.2 Erklärung der verwendeten Formelzeichen
1. Einführung in die Verzahnungstheorie
1.1 Einleitung
1.2 Die geeignete Flankenform
1.3 Evolventen und Achsabstände
1.4 Die Erzeugung der Evolvente
1.5 Der Schluss vom Zylinderrad aufs Kegelrad
1.6 Die Erzeugerräder bei Kegelradverzahnungen mit parallelem Zahnhöhenverlauf
1.7 Die Erzeugerräder bei Kegelradverzahnungen mit konischem Zahnhöhenverlauf
1.8 Zusammenfassung
1.9 Literatur
2. Verzahnungsmathematik für Kegelräder
2.1 Einleitung
2.2 Entwicklung eines einzelteilverzahnten Spiralkegelradsatzes
2.2.1 Berechnung der Drehteildaten
2.2.2 Berechnung der Messerkopf Geometrie
2.2.3 Berechnung der Basiseinstellungen der Verzahnmaschine
2.2.4 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des einzelteilverzahnten Beispiels
2.3 Entwicklung eines kontinuierlich verzahnten Spiralkegelradsatzes
2.3.1 Berechnung der Drehteildaten
2.3.2 Berechnung der Messerkopf Geometrie
2.3.3 Berechnung der Basiseinstellungen der Verzahnmaschine
2.3.4 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des kontinuierlich verzahnten Beispiels
2.4 Entwicklung eines kontinuierlich verzahnten, formgewälzten Spiralkegelradsatzes
2.4.1 Berechnung der Drehteildaten
2.4.2 Berechnung der Messerkopf Geometrie
2.4.3 Berechnung der Basiseinstellungen der Verzahnmaschine
2.4.4 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des kontinuierlich verzahnten Beispiels
2.5 Entwicklung eines kontinuierlich verzahnten, formgewälzten Spiralkegelradsatzes mit Achsversatz
2.5.1 Berechnung der Drehteildaten
2.5.2 Berechnung der Messerkopf Geometrie
2.5.3 Berechnung der Basiseinstellungen der Verzahnmaschine
2.5.4 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des achsversetzten Beispiels
2.6 Entwicklung einer gebrauchstüchtigen Kegelradverzahnung mit Längs- und Höhenballigkeit
2.6.1 Drehteildaten
2.6.2 Die Erzeugung von Längsballigkeit
2.6.2.1 Berechnung der Basiseinstellungen der Verzahnmaschine
2.6.2.2 Berechnung der Messerkopf Geometrie
2.6.2.3 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des längsballigen Beispiels
2.6.3 Die Erzeugung von Höhenballigkeit
2.6.4 Simulation des Verzahnungsprozesses und rechnerische Zahnkontaktanalyse des längs- und höhenballigen Beispiels
2.7 Die Bedeutung von Profilverschiebung, Winkelkorrektur und Messerkopfneigung
2.7.1 Anwendungsprinzip der Profilverschiebung
2.7.2 Die Winkelkorrektur
2.7.3 Die Messerkopfneigung
2.8 Zusammenfassung
2.9 Literatur
3. Die Anwendungsgebiete von Kegelrädern
3.1 Einleitung
3.2 Anwendungen im Automobilbau
3.3 Anwendungen im Nutzfahrzeugbau
3.4 Anwendungen in der Eisenbahntechnik
3.5 Anwendungen in Baumaschinen
3.6 Anwendungen in der Luftfahrt
3.7 Anwendungen in Industriegetrieben
3.8 Anwendungen im Boots- und Schiffsbau
3.9 Spezialanwendungen
3.10 Quellennachweis
4. Die verschiedenen Arten von Kegelrädern und ihre tribologischen Aspekte
4.1 Grundlegende Erklärungen der theoretischen Analysen von Kegelrädern mit und ohne Achsversatz
4.2 Geradverzahnte Kegelräder
4.2.1 Auslegung
4.2.2 Analyse
4.2.3 Herstellung
4.2.4 Anwendung
4.3 Bogenverzahnte Kegelräder ohne Achsversatz – Spiralkegelräder
4.3.1 Auslegung
4.3.2 Analyse
4.3.3 Herstellung
4.3.4 Anwendung
4.4 Zerol® Kegelräder
4.4.1 Auslegung
4.4.2 Analyse
4.4.3 Herstellung
4.4.4 Anwendung
4.5 Kronenräder
4.5.1 Auslegung
4.5.2 Analyse
4.5.3 Herstellung
4.5.4 Anwendung
4.6 Achsversetzte Kegelräder – Hypoidgetriebe
4.6.1 Auslegung
4.6.2 Analyse
4.6.3 Herstellung
4.6.4 Anwendung
4.7 Kegelschneckengetriebe
4.7.1 Auslegung
4.7.2 Analyse
4.7.3 Herstellung
4.7.4 Anwendung
4.8 Beveloid und Hypoloid Verzahnungen
4.8.1 Auslegung
4.8.2 Analyse
4.8.3 Herstellung
4.8.4 Anwendung
4.9 Zusammenfassung
4.10 Literatur
5. Praktische Verfahrensmerkmale
5.1 Einleitung
5.2 Einstechen und Wälzen
5.3 Merkmale der Fräsprozesse häufig verwendeter Verzahnverfahren
5.3.1 Fünfschnitt-Verfahren
5.3.2 Einzelteilendes Zweiflankenschnitt-Verfahren - Completing
5.3.3 Kontinuierliches Verfahren - Face Hobbing
5.3.4 Das CYCLOCUT™ Verfahren
5.3.5 Das SPIROFORM™ Verfahren
5.3.6 Das Super Reduction Hypoid - SRH™ Verfahren
5.3.7 Das HYPOLOID™ Verfahren
5.3.8 Das CONIFLEX Verfahren
5.3.9 Das CONIFACE™ Verfahren
5.3.10 Das Semi-Completing Verfahren
5.4 Geometrische und kinematische Einordnung der Verfahren
5.5 Literatur
6. Die Regeln zur optimalen Grundauslegung von Kegelrädern
6.1 Einleitung
6.2 Der Einfluss der wichtigsten Parameter
6.2.1 Der Modul
6.2.2 Die Zahnbreite
6.2.3 Der Spitzenradius des Fräsermessers
6.2.4 Der Achsversatz
6.2.5 Der Eingriffswinkel
6.2.6 Die Profilverschiebung
6.2.7 Die Zahnhöhe
6.2.8 Der Fräserradius
6.2.9 Das Verhältnis des Evolventenpunktes zur mittleren Kegeldistanz 245 6.2.10 Der Spiralwinkel
6.2.11 Das Verzahnverfahren
6.3 Restriktionen bei der Veränderung der Verzahnungsgrunddaten
6.4 Optimierung mittels Flankenform-Modifikationen
6.5 Festigkeitssteigerung und Geräuschreduzierung mittels Ease-Off
6.6 Zusammenfassung
6.7 Literatur
7. Verzahnwerkzeuge
7.1 Einleitung
7.2 Das HARDAC®-Messerkopfsystem
7.3 RSR®-Stabmesserköpfe
7.4 TRI-AC®-Messerköpfe für kontinuierliche Verzahnverfahren
7.5 PENTAC®FH-Messerkopf zum kontinuierlichen Verzahnen
7.6 PENTAC®FM-Messerkopf zum Einzelteilverzahnen
7.7 Theoretische und praktische Untersuchungen des PENTAC®-Messerkopfsystems
7.8 Eignung zum Hartmetall-Hochgeschwindigkeitsverzahnen und der Schritt zu PENTAC®Plus
7.9 Werkzeuge zur Herstellung von Geradzahnkegelrädern
7.10 Einrichten von Messerköpfen mit Stabmessern
7.11 Zusammenfassung
7.12 Literatur
8. Verzahnmaschinen
8.1 Einleitung
8.2 Die ersten Freiform Kegelrad-Verzahnmaschinen
8.3 Neues Konzept für Freiform Kegelrad-Verzahnmaschinen
8.3.1 Ziele für eine neue Generation Kegelrad-Verzahnmaschinen
8.3.2 Suche nach einer geeigneten Maschinenstruktur
8.3.3 Diskussion der Schwenkwinkelproblematik
8.3.4 Analytische Untersuchungen für optimale Schwenkpunktlage
8.4 Die ultimative Kegelradverzahnmaschine – Neue Standards in der Kegelradverzahntechnik
8.4.1 Formgestaltung der Maschinenverkleidung und Ergonomie
8.5 Weiterentwicklungen und zukünftige Trends
8.6 Zusammenfassung
8.7 Literatur
9. Die Kegelradfräsverfahren
9.1 Einleitung
9.2 Der Trend in Europa und den Vereinigten Staaten von Amerika
9.3 Kontinuierliches Verzahnen mit Läppen oder einzelteilendes Verzahnen mit Schleifen
9.4 Die Betrachtung der Unterschiede in der Makrogeometrie
9.4.1 Makrogeometrie einzelteilverzahnter Kegelräder
9.4.2 Makrogeometrie kontinuierlich verzahnter Kegelräder
9.5 Flanken Topologie
9.5.1 Flanken Topologie einzelteilverzahnter Kegelräder
9.5.2 Flanken Topologie kontinuierlich verzahnter Kegelräder
9.6 Ease-Off Topographie einzelteil- und kontinuierlich verzahnter Kegelräder
9.7 Fußausrundungsgeometrie einzelteil- und kontinuierlich verzahnter Kegelräder
9.8 Flankenrauhigkeit, Welligkeit und Textur
9.9 Globale Festigkeitsbetrachtungen
9.10 Nachoptimierungen im Zuge von Produktpflege
9.11 Vergleich der Fertigungskosten
9.11.1 Fertigungskosten Läppen
9.11.2 Fertigungskosten Schleifen
9.11.3 Schlussfolgerung des Kostenvergleiches
9.12 Anwendungsgebiete geschliffener und geläppter Kegelräder
9.13 Zusammenfassung
9.14 Literatur
10. Hochgeschwindigkeits-Trockenverzahnen von Kegelrädern
10.1 Einleitung
10.2 Werkzeugmaterial
10.3 Werkzeugbeschichtung und Schneidkantenverrundung
10.4 Werkstückmaterial und Gefügebehandlung
10.5 Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten
10.6 Optimale Werkzeuggeometrie
10.6.1 Vergrößerung der Messerspitzenbreite
10.7 Standzeiten und Werkzeugkosten
10.8 Studie verschiedener Messerverschleißerscheinungen
10.9 Regeln zur Aufbereitung von Hartmetallmessern
10.10 Spanformen und optimale Winkel am Hartmetallmesser
10.11 Zusammenfassung
10.12 Literatur
11. Hartfeinbearbeitungsverfahren für Kegelräder
11.1 Das Läppen von Kegelrädern
11.1.1 Die Gesetzmäßigkeiten beim Läppen von Kegelrädern
11.1.2 Neue Generation Kegelradläppmaschinen
11.1.3 Kompaktes und ergonomisches Läppmaschinenkonzept
11.1.4 Das Turbo-Läppverfahren
11.1.5 Zyklusmerkmale
11.1.6 Ausblick
11.1.7 Anhang – Die Läppregeln für bogenverzahnte Kegelräder
11.2 Das Schleifen von Kegelrädern
11.2.1 Die Strategie des optimalen Vorverzahnens
11.2.2 Interferenz und kreisförmige Protuberanz
11.2.3 Oberflächengüte und Oberflächenbehandlung
11.2.4 Schleifscheibenspezifikation und Eigenschaften
11.2.5 Kühlung und Schleifscheibenreinigung
11.2.6 Schleifzyklen
11.2.7 Das Abrichten der Schleifscheiben
11.2.8 Die Kompensation des Schleifscheibenverschleißes
11.2.9 Laufprüfung geschliffener Kegelradsätze
11.2.10 Festigkeit von geschliffenen Kegelradsätzen
11.2.11 Die wirtschaftlichen Aspekte des Schleifens
11.2.12 Zusammenfassung
11.3 Hartschälen von gewälzten Kegelrädern
11.3.1 Die Strategie des optimalen Vorverzahnens
11.3.2 Werkzeuge zum Hartschälen
11.3.3 Der Zerspanungsprozess
11.3.4 Beispielhafte Bearbeitungsergebnisse
11.3.5 Zusammenfassung
11.4 Literatur
12. Laufprüfung von Kegelrädern
12.1 Heute eingesetzte Zahnradprüfverfahren
12.2 Prüfkonzept für Zahnräder
12.3 Kegelradlaufprüfung in Entwicklung und Fertigung
12.4 Die Einflankenwälzprüfung
12.5 3-D-Körperschallanalyse
12.6 Regelkreis zwischen Fahrzeug und Prüfmaschine
12.7 Regeln für die Erarbeitung von Auswertekriterien
12.8 Auswertestrategie bei Anwendung mehrerer Analysemethoden
12.9 Zusammenfassung und Ausblick
12.10 Literatur
13. Geräuschtestfahrten und Auswertung
13.1 Instrumentierte Testfahrten
13.2 Das Akustische Gesamtsystem Fahrzeug
13.3 Die Testfahrt
13.4 Das Phänomen des Maskenpegels
13.5 Schema zur akustischen Bewertung eines Achsgetriebes
13.6 Zusammenfassung
13.7 Literatur
14. Koordinatenmessung von Kegelrädern
14.1 Gleason Koordinatenmessgeräte
14.2 Die Aufbereitung der theoretischen Flankenkoordinaten
14.3 Die Technik der Flankengittermessung
14.4 Axiale Besteinpassung „Best Fit
14.5 Berechnung von korrigierten Maschineneinstellungen
14.6 Zusammenfassung und Ausblick
14.7 Literatur
15. Strategie zur Fehlerkorrektur
15.1 Allgemeine Bemerkungen
15.2 Korrekturstrategie
15.3 Korrekturen erster Ordnung
15.4 Korrekturen von Flankenverwindungen
15.5 Korrekturen von Längs- und Höhenballigkeitsfehlern
15.6 Beurteilung der Restabweichungen
15.7 Literatur
16. Flankenmodifikationen mittels Universellen Bewegungen
16.1 Einleitung
16.2 Suche nach einem geeigneten Korrekturmodell
16.3 Kinematische Korrekturmechanismen
16.4 Theorie der universellen Freiformkorrekturen
16.5 Unabhängige Optimierung verschiedener Flankenbereiche
16.6 Zusammenfassung
16.7 Literatur
17. Wärmebehandlung von Kegelrädern
17.1 Allgemeine Bemerkungen
17.2 Härtbarkeit der Stähle
17.3 Verwendete Stähle
17.4 Die gebräuchlichsten Wärmebehandlungsverfahren
17.4.1 Einsatzhärten
17.4.2 Anlassen
17.4.3 Vergüten
17.4.4 Nitrieren
17.4.5 Induktionshärten
17.4.6 Flammhärten
17.4.7 Vakuumhärten
17.5 Härteverzüge
17.6 Härteanlagen
17.6.1 Schachtöfen
17.6.2 Kammeröfen
17.6.3 Drehherdöfen
17.6.4 Förderbandhärteanlagen
17.6.5 Vakuumhärteanlagen
17.7 Erzielbare Härten
17.8 Zusammenfassung
17.9 Literatur
18. Spezielle Arten von Winkelgetrieben
18.1 Allgemeine Bemerkungen
18.2 Schraubradgetriebe
18.3 Schneckengetriebe
18.4 Kronenradgetriebe
18.4.1 Grundlegende Bemerkungen
18.4.2 Bekannte Fertigungsverfahren
18.4.3 Das neue CONIFACE Verfahren
18.4.4 Geometrische und kinematische Basisdaten
18.4.5 Flankengenerierung und Zahnkontaktanalyse
18.4.6 Verfahrensspezifische Besonderheiten
18.4.7 Fräsen und Schleifen von Kronenrädern
18.4.8 Zusammenfassung
18.4.9 Literatur
Sachwortregister
Warenzeichen und Verkaufsnamen
Der Autor
Autoreninfo

Stadtfeld, Hermann J.

Prof. Dr.-Ing. Hermann J. Stadtfeld ist Vize-Präsident und Mitglied der Geschäftsleitung der Gleason Corporation. Er hat die Gesamtleitung des Bereiches Kegelradtechnologie des Gleason Konzerns und leitet zudem die Forschung und Entwicklung im Gleason Hauptwerk in Rochester, New York. Daneben hält er eine Honorarprofessur an der Technischen Universität Ilmenau mit dem Lehrgebiet »Antriebskomponenten für Kraftfahrzeuge«. Prof. Stadtfeld gilt als einer der führenden Kegelradspezialisten weltweit.
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Kundenmeinung von S. Schwarzer

Die inhaltliche Tiefe ist sehr gut und das Fachthema wird hervorragend umschrieben.

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