Μοντελοποίηση και σχεδιασμός βαθμίδας οδοντωτών τροχών μεταβλητής χάρης κατατομών

Τριανταφύλλου, Κωνσταντίνος; Triantafyllou, Konstantinos

dc.contributor.author	Τριανταφύλλου, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Triantafyllou, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2021-04-06T06:52:24Z
dc.date.available	2021-04-06T06:52:24Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53295
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20993
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Χάρη κατατομών	el
dc.subject	Μεταβλητή χάρη κατατομών	el
dc.subject	Έλεγχος χάρης κατατομών	el
dc.subject	Οδοντώσεις	el
dc.subject	Αλγόριθμος γένεσης οδοντώσεων	el
dc.subject	Backlash	en
dc.subject	Variable backlash	en
dc.subject	Backlash control	en
dc.subject	Gear stage	en
dc.subject	Gear generator algorithm	en
dc.title	Μοντελοποίηση και σχεδιασμός βαθμίδας οδοντωτών τροχών μεταβλητής χάρης κατατομών	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών & Δυναμικής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Στοιχεία Μηχανών	el
heal.classification	Machine Elements	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-03-23
heal.abstract	Η χάρη κατατομών βαθμίδας οδοντωτών τροχών είναι το διάκενο μεταξύ των μην εργαζόμενων κατατομών δύο συνεργαζόμενων οδόντων και ως μέγεθος επηρεάζεται κυρίως από τα κατασκευαστικά σφάλματα και τα σφάλματα συναρμολόγησης. Αυτό σημαίνει ότι ο σχεδιαστής της βαθμίδας δεν έχει μεγάλο έλεγχο στην πραγματική τιμή της χάρης κατατομών, ειδικά όταν η σχεδίαση των οδοντωτών τροχών δεν υπαγορεύει κάποια εξαιρετική ακρίβεια στις γεωμετρικές και διαστασιολογικές ανοχές ή στην επιφανειακή επεξεργασία των οδόντων, ώστε να μείνει χαμηλά το κόστος παραγωγής. Στην περίπτωση, όμως, που η ακρίβεια στην εφαρμογή είναι ιδιαίτερη σημασίας, η χάρη κατατομών πρέπει να είναι ένα από τα βασικά θέματα που θα απασχολήσουν τον σχεδιαστεί και έλλειψη ακρίβειας της από τις μεθόδους παραγωγής χρειάζεται να αντιμετωπισθεί με κάποιον τρόπο. Μέχρι σήμερα, έχουν αναπτυχθεί αρκετοί μέθοδοι μείωσης της χάρης κατατομών, όπως αναφέρεται στην συνέχεια της εργασίας, ωστόσο, η παρούσα μελέτη συγκεντρώνεται στο να αναδείξει μία χαμηλού κόστους λύσης, η οποία να είναι εύκολα επιτεύξιμη ακόμα και σε μικρές εγκαταστάσεις με περιορισμένα μέσα παραγωγής. Ο απόλυτος στόχος θα ήταν η ανάδειξη ενός σχεδιασμού ικανού να αποτελέσει μελλοντικά τον κύριο τρόπο σχεδίασης βαθμίδων οδοντωτών τροχών με δυνατότητα ελέγχου της χάρης κατατομών. Στην συνέχεια της εργασίας αποδεικνύεται πώς χρησιμοποιώντας μία συμβατική οριζόντια CNC εργαλειομηχανή κοπής οδοντωτών τροχών με τη μέθοδο hobbing και ένα απλό κοπτικό εργαλείο hob, είναι εφικτό να παραχθεί οδοντωτός τροχός μεταβλητού πάχους οδόντων, μέσω της επαλληλίας μίας δεξιόστροφης και μίας αριστερόστροφης ελικοειδούς κοπής επάνω στον υπό κατεργασία τροχό. Σε βαθμίδα που απαρτίζεται από τέτοιους οδοντωτούς τροχούς προκύπτει η δυνατότητα μεταβολής της τιμής της χάρης κατατομών μέσω της αξονικής μετατόπισης του ενός εκ των δύο συνεργαζόμενων τροχών. Αυτή η βαθμίδα ονομάζεται «Βαθμίδα οδοντωτών τροχών με μεταβλητή χάρη κατατομών». Η μοντελοποίηση των εν λόγω τροχών επαληθεύεται με την δημιουργία 3D μοντέλων σε λογισμικό CAD και με προσομοιώσεις στατικής φόρτισης με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM). Ακολούθως, παρουσιάζεται μία περίπτωση εφαρμογής ώστε να δειχθεί πώς θα μπορούσε να υλοποιηθεί ο σχεδιασμός σε ένα πιθανή πραγματική περίπτωση. Τελευταίο, αλλά εξίσου σημαντικό, προτού πραγματοποιηθεί ο σχεδιασμός και η μοντελοποίηση της βαθμίδας οδοντωτών τροχών με μεταβλητή χάρη κατατομών, αναπτύχθηκε ένα λογισμικό γένεσης οδοντώσεων δι’ εξειλιγμένης, έτσι ώστε ο σχεδιαστής μίας τέτοιας βαθμίδας να μπορεί να επιλέξει ελεύθερα τα χαρακτηριστικά μεγέθη των οδοντωτών τροχών και να πειραματιστεί με μη τυποποιημένες οδοντώσεις, πέρα από τους γεωμετρικούς περιορισμούς που θέτουν τα αντίστοιχα καθιερωμένα εμπορικά λογισμικά.	el
heal.abstract	Backlash, the clearance between the working flanks of two conjugate gears, is mostly affected from manufacturing and assembling errors, which means that the gear-stage designer has little to no control of its final value, especially when surface treatment and tolerances are near average, to keep the cost down. If precision in the application is of great importance, gear design has to be done with backlash in mind and its inaccuracy must be addressed somehow. Several approaches have been used to deal with it, thoroughly demonstrated throughout this work, but this project is focused on highlighting a low cost and feasible method even with limited facilities and means of production. The ultimate goal of this study is to propose a new go-to design for backlash control gears. Using a conventional horizontal CNC gear hobbing machine and a simple gear hobbing cutter, this study proves that it is possible to manufacture gears with variable tooth thickness by the superposition of one right handed and one left handed helical cut on the same wheel, introducing a gear stage with the ability to change its backlash value by axially offsetting the two conjugated gears. This is called the “variable backlash gear stage”. A CAD and FEA verification follows modelling of the gears and an implementation case is presented to prove that design is feasible in a real case scenario. Last but not least, prior to the design and modeling of the variable backlash gears, a software for gear generation was developed, so a gear designer can choose meticulously, from a wide range of values, the geometric characteristics of the desired gears without the geometrical limitations found in the corresponding standards and commercial software.	en
heal.advisorName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	138 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false