TY - JOUR A1 - González Pérez, Ignacio T1 - Design simulation of meshing, tooth contact analysis, and stress analysis of spur and helical gear drives with low levels of noise and improved bearing contact Y1 - 2003 UR - http://hdl.handle.net/10317/7097 AB - [SPA] En la presente Tesis Doctoral se ha propuesto las bases para el diseño y fabricación de engranajes cilíndricos rectos y helicoidales de bajo nivel de ruido y vibración, así como de transmisiones de engranajes de cara que permiten la transmisión de potencia entre ejes que se intersectan con relaciones de transmisión relativamente grandes. La superficie de contacto se ha modificado con los objetivos localizar el contacto y prediseñar una función parabólica de errores de transición, capaz de absorber las funciones causilineales y discontinuas de errores de transmisión producidas por los errores de alineación y/o fabricación, y que constituyen la fuente principal de ruido y vibración. Se han propuesto métodos de generación basados en la modificación de los parámetros de los procesos convencionales de generación y utilización herramientas reales de corte. La simulación del engrane y el análisis del contacto han permitido comprobarlas ventajas de la aplicación de engranajes cilíndricos con geometría modificada para la reducción del ruido y la vibración. El análisis tensional realizado según el método de los elementos finitos ha permitido estudiar la formación del contacto a lo largo del ciclo de engrane y comparar los niveles tensionales de contacto y flexión entre la geometría modificada y la geometría convencional. En las transmisiones de engranajes de cara se ha propuesto un método de modificación de su geometría para conseguir una trayectoria longitudinal del camino de contacto. Esto permite evitar las zonas de altas tensiones de contacto que se producen en la cabeza del diente en las transmisiones con geometría convencional. Se ha propuesto un proceso de rectificado en la generación de un engranaje de cara helicoidal basado en la utilización de un cortador sinfín, que permite la utilización de superficies endurecidas por tratamiento térmico y el aumento de la capacidad de transmisión de potencia. [ENG] New methods of design and manufacture of enhanced spur and helical gear drives with low levels of noise and vibration are proposed. Involute gears are modified by double crowning of tooth surfaces in order to: (i) localize the bearing contact, and (ii) predesign a parabolic function of transmission errors. Localization of the bearing contact allows us to avoid edge contact when missalignments occur. A parabolic function of transmission errors allows the almost lineal functions of transmission errors caused by missalignments to be absorbed. Three methods of generation are proposed based on: (i) plunging of a grinding disk, (ii) plunging of a grinding worm, and (iii) modified roll during the feed motion of the grinding worm. Simulation of meshing and tooth contact analysis show the advantages of the new geometry of modified involute gears for the purpose of reduction of noise and vibration. Stress analysis is performed using the finite element method and shows as well the advantages of application of modified involute gears. Canonical design of crossed involute helical gears is introduced as a new concept of design that provides an optimal localization of the bearing contact on tooth surfaces. The shift of the bearing contact is determined through an analytical method that calculates the shift of the line of action as a function of the crossing angle and errors of alignment. Two versions of geometry of face-gear drives with helical pinion are considered based on: (i) a screw involute helicoid, and (ii) a new geometry developed as envelopes of two mismatched parabolic racks of the pinion and the shaper. A method of grinding or cutting by a worm of the face gear has been also developed. Generation of the grinding worm with surfaces free of singularities is considered. Tooth contact analysis and stress analysis show the following advantages for the proposed geometry: (a) existence of a longitudinal bearing contact, (b) avoidance of edge contact, and (c) reduction of contact stresses. A phenomenon of asymmetry of tooth bearing contact for the driving and coast sides has been discovered. KW - Ingeniería Mecánica KW - Engranajes KW - Transmisiones helicoidales KW - Malla KW - Helical gear drives KW - Meshing KW - 3313 Tecnología E Ingeniería Mecánicas LA - spa PB - Ignacio González Pérez ER -