Modification of the Tooth Geometry of a Polymer GEAR with a Straight Tooth Line to Adjust the Torque Transmission Capability in One Direction Only

Piotr Strojny

a:1:{s:5:"en_US";s:32:"Rzeszow University of Technology";}


Abstract

This paper describes a methodology for modifying a tooth for the ability to transmit torque in one direction only. It presents two methods (analytical and numerical) of tooth mass reduction while maintaining functional features of the whole transmission. The results of the above mentioned methodology are presented on the example of a mass-produced transmission.


Keywords:

gears, tooth strength, tooth geometry modification, topological optimization, kinetic simulations

BERCZYŃSKI S., GRZĄDZIEL Z., RUKOWICZ S. 2016. Analiza porównawcza naprężeń kontaktowych w zazębieniu przekładni zębatej napędu wału rozrządu silnika Sulzer RTA48T-B. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, 10(82).   Google Scholar

BRAUER J. 2002. Analytical geometry of straight conical involute gears. Mechanism and Machine Theory, 37.   Google Scholar

BRECHER C., ROTHLINGSHOFER T., GORGELS C. 2009. Manufacturing simulation of beveloid gears for the use in a general tooth contact analysis software. Production Engineering, 3(1): 103-109.   Google Scholar

CHERNETS M. 2019. Method of calculation of tribotechnical characteristics of the metal-polymer gear, reinforced with glass fiber, taking into account the correction of tooth. Eksploatacja i Niezawodność, 21(4).   Google Scholar

DEPTULA A., PARTYKA M.A. 2018. Application of complex game-tree structures for the Hsu graph in the analysis of automatic transmission gearboxes. Journal of Machine Engineering, 18(4).   Google Scholar

Dupont. 2021. Delrin® 500P NC010 ACETAL RESIN POM. https://dupont.materialdatacenter.com/en/products/datasheet/SI/Delrin%C2%AE%20500P%20NC010 (access: 20.09.2021).   Google Scholar

DZIAMA A., MICHNIEWICZ M., NIEDŹWIEDZKI A. 1995. Przekładnie zębate. Ed. 2. PWN, Warszawa.   Google Scholar

DZIUBEK T. 2018. Application of coordination measuring methods for assessing the performance properties of polymer gears. Polimery, 63(1).   Google Scholar

HOMIK W., POŁOWNIAK P. 2012. Podstawy konstrukcji maszyn – wybrane zagadnienia. Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów.   Google Scholar

KIŃSKI W., SOBIESKI W. 2020. Geometry extraction from gcode files destined for 3d printers. Technical Sciences, 23(2).   Google Scholar

KISSsoft. 2021. https://www.kisssoft.com/en (access: 20.09.2021).   Google Scholar

KLINGELNBERG. 2021. https://www.klingelnberg.de (access: 20.09.2021).   Google Scholar

KOLLEK W., OSIŃSKI P., RUTAŃSKI J. 2015. Wpływ zerowego luzu bocznego w zazębieniu na właściwości akustyczne pomp zębatych. Napędy i Sterowanie, 1.   Google Scholar

KROL O., SOKOLOV V. 2021. Selection of worm gearing optimal structure for machine rotary table. Diagnostyka, 22(1).   Google Scholar

KURMAZ L.W., KURMAZ O.L. 2016. Projektowanie węzłów i części maszyn. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.   Google Scholar

LARSSON R. 2016. Methodology for Topology and Shape Optimization: Application to a Rear Lower Control Arm. Chalmers University of Technology, Goeteborg.   Google Scholar

MAZANEK E. 2012. Przyklady obliczen z podstaw konstrukcji maszyn. Część druga. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa.   Google Scholar

MUMINOVIC A.J., COLIC M., MESIC E., SARIC I. 2020. Innovative design of spur gear tooth with infill structure. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, 68(3).   Google Scholar

Narzędzia profesjonalne EU. 2021. https://www.narzedziaprofesjonalne.eu/pl/p/Frez-monolityczny-LSM0202T-2%2C0-PAFANA-/2368 (access: 20.09.2021).   Google Scholar

OCHĘDUSZKO K. 1985. Koła zębate. Ed. 8. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.   Google Scholar

OSIŃSKI P. 2017. Pompy zębate o obniżonym poziomie emisji hałasu. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.   Google Scholar

OSIŃSKI P., BURY P., CIEŚLICKI R., LOREK L. 2018. Badania trwałościowe niskopulsacyjnej pompy zębatej. Napędy i Sterowanie, 11.   Google Scholar

PETR K., DYNYBYL V. 2014. Optimization of gear-mesh single-stage gearbox for regional trains by FEM. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Transport, 84.   Google Scholar

POŁOWNIAK P., SOBOLAK M., MARCINIEC A. 2020. Modelowanie wyjścia zwoju ślimaka globoidalnego z użyciem modyfikacji linii zęba. Przegląd Mechaniczny, 12.   Google Scholar

RATAJCZYK E. 2005. Współrzędnościowa technika pomiarowa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.   Google Scholar

SHAH C., THIGALE S., SHAH R. 2019. Optimizing weight of a Gear using Topology Optimization. International Journal of Science. Engineering and Technology Research (IJSETR), 7(6).   Google Scholar

SUN K., WANG G., LU Y. 2019. Optimization method of bevel gear reliability based on genetic algorithm and discrete element. Eksploatacja i Niezawodność, 21(2).   Google Scholar

TAVČAR J., ČERNE B., DUHOVNIK J., ZORKO D. 2021. A multicriteria function for polymer gear design optimization. Journal of Computational Design and Engineering, 8(2): 581–599.   Google Scholar

TWARDOCH K. 2014. Cyfrowe modelowanie geometryczne zarysu zębów z zastosowaniem metodologii CAD. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Transport, 82.   Google Scholar

TYMCZYSZYN J. 2020. The analysis of the gear’s geometry measurement with various measuring systems. Technologia i Automatyzacja Montażu, 3.   Google Scholar

WRÓBEL I., RYSIŃSKI J. 2012. Analiza strukturalna koła zębatego o rzeczywistym kształcie. Mechanik, 85(2), CD.   Google Scholar

Zelmer. 2021. ZMM4045B. https://zelmer.pl/produkt/zmm4045b/ (access: 20.09.2021).   Google Scholar

Download


Published
2021-10-10

Cited by

Piotr Strojny. (2021). Modification of the Tooth Geometry of a Polymer GEAR with a Straight Tooth Line to Adjust the Torque Transmission Capability in One Direction Only. Technical Sciences, 24(1), 157–170. https://doi.org/10.31648/ts.6914

Piotr Strojny 
a:1:{s:5:"en_US";s:32:"Rzeszow University of Technology";}



License

Copyright (c) 2021 Piotr Strojny

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.





-->