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

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Masoud Ziaei
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419852403

Schwerpunkte des Vorhabens sind:1) Erweiterung der bereits vorhandenen Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem vorangegangenen DFG-Projekt auf Basis eines konkreten praktischen Anwendungsfalls der SEW-EURODRIVE GmbH & Co. bei reiner Torsionsbelastung. Hierbei wird eine optimale WNV auf Basis einer komplexen Trochoide mit abgesetzter Welle für den vorgegebenen Anwendungsfall ermittelt. Die geometrische Auslegung erfolgt hierbei auf Basis des zur Verfügung stehenden Bauraums. Im Zusammenhang mit der bauraumgebundenen Auslegung wird zudem der Einfluss der variablen Geometrieparameter Mitnehmerzahl z sowie Hauptexzentrizität e0 auf die Tragfähigkeit der Verbindung numerisch untersucht. Die unter dieser Vorgehensweise ermittelte optimale komplexe Trochoide wird anschließend umfangreichen Bauteilversuchen unterzogen. Um final das große Potential der komplexen Trochoiden hinsichtlich ihrer Übertragungskapazität aufzeigen zu können, wird eine nach [DIN 6885] genormte PFV, welche als Norm-Referenzverbindung dient, experimentell geprüft und dem neuen Profil vergleichend gegenübergestellt.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. Hierbei können wiederum die Geometrieparameter Mitnehmerzahl z sowie Hauptexzentrizität e0 als die wichtigsten Kenngrößen des Profils variiert werden. Ergänzend werden stichartige Versuche durchgeführt, um die numerischen Tendenzen zu validieren. Auch hier wird ein experimentell basierter Vergleich zur genormten PFV vorgenommen.3) Für das ermittelte trochoidische Optimalprofil wird eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt. Hierbei werden mögliche Fertigungstechnologien, welche für eine zukünftige industrielle Großserienfertigung der neuartigen Profile geeignet sind, im Hinblick auf die erreichbare Profilqualität bzw. die zu erreichenden Toleranzen sowie deren dafür notwendigen Prozesszeiten untersucht. Vor allem die zum Erreichen einer geforderten Profilgenauigkeit notwendigen Fertigungskosten sind hierbei von Interesse. Mögliche Fertigungsverfahren sind das im Bereich der Zahnwellenverbindungen eingesetzte Wälzumform- oder auch Wälzfräsverfahren. Weiterhin sind heutzutage wirtschaftliche und bereits im Bereich der Polygonverbindung eingesetzte Zweispindeldrehverfahren oder oszillierende Verfahren einsetzbar. Die Wirtschaftlichkeit des trochoidischen Profils wird final auf Basis der Gegenüberstellung mit den der SEW-EURODRIVE GmbH & Co. bekannten Kosten der PFV bewertet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG