Einsetzen der trochoidischen Konturen für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen in Antriebstechnik

Projektlaufzeit:

02/2019 - 03/2021

Projektleitung (Fakultät):

Herr Prof. Dr. Masoud Ziaei (Automobil- und Maschinenbau)

Kontakt:

Herr Prof. Dr. Masoud Ziaei

+49 (375) 536 1764
Masoud.Ziaeifh-zwickaude

Kooperationspartner:

SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG Bruchsal

Fördermittelgeber:

DFG

Situation

In vielen Anwendungsbereichen der Antriebstechnik muss die Anforderung eines ununterbrochenen Kraftflusses erfüllt werden. Aufgrund ihrer einfachen Montage, Robustheit sowie wirtschaftlichen Fertigung ist die nach [DIN 6885] genormte Passfederverbindung (PFV) ein weit verbreiteter Standard hierfür. Sie wird als formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung (WNV) sehr häufig in Getrieben (z.B. als Sitz der Zahnräder auf den Wellen) wie auch als Verbindung kundenspezifischer Applikationen auf An- und Abtriebswellen (z.B. bei Kupplungen oder Riemenscheiben…) verwendet. Konstruktiv bedingt besitzen PFV jedoch gegenüber anderen WNV, z.B. kraftschlüssigen Verbindungen, geringere Gestaltfestigkeiten aufgrund deutlich höheren Kerbspannungen in der Passfedernut der Welle sowie eine zusätzliche, nicht zu vernachlässigende tribologische Beanspruchung der Welle [VDI-16]. In [DFG ZI 1161/1] wurden neuartige Profile für formschlüssige WNV basierend auf den komplexen Trochoiden entwickelt und umfangreich untersucht. Für die Optimierung und Gegenüberstellung derartiger Profile wurden zunächst umfangreiche numerische Untersuchungen durchgeführt und im weiteren Vorgehen um Bauteilversuche ergänzt. Die Profile wurden zudem den genormten formschlüssigen Verbindungen (Polygon- und Zahnwellenprofil) gegenübergestellt. Im Folgenden wird ein Überblick der Ergebnisse des Basisvorhabens präsentiert.

Aufgabe

Die Ziele des Vorhabens sind:

1) Erweiterung der bereits vorhandenen Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem vorangegangenen DFG-Projekt [DFG ZI 1161/1] auf Basis eines konkreten praktischen Anwendungsfalls der SEW-EURODRIVE GmbH & Co. bei reiner Torsionsbelastung.

2) Weiterhin wird die Charakterisierung der Kontureigenschaften bei zusätzlich wirkender Umlaufbiegung angestrebt. Die im ersten Teil ermittelte trochoidische Kontur wird in diesem Schritt auf kombinierte Belastung hauptsächlich numerisch untersucht.

3) Für das ermittelte trochoidische Optimalprofil wird eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt.