Computer aided evaluation of gear tooth stresses by finite element method

Abstract

ÖZET SONLU ELEMANLAR METODU KULLANILARAK DUZ DİŞLİLERDE DIS DİBİ GERİLMELERİNİN BİLGİSAYAR YARDIMI İLE BELİRLENMESİ EYERC1QGLU, Ömer Yüksek Lisans Tezi : Makina Müh. Bölümü Tez yöneticisi : Doç. Dr. I. Hüseyin FİLİZ Ağustos 1980 Bu tezde, düz dişlilerde dis dibi gerilmeleri Sonlu Elemanlar Metodu kullanılarak bilgisayar yardımıyla belirlenmiştir. Bu çalışmada öncelikle düz dişlilerin fiziksel özelliklerine uygun bir model geliştirilmiştir. Bu program ile dişli profili bütün özellikleri göz önüne alınarak bilgisayar tarafından oluşturulabilmektedir. Diş üzerine etkiyen kuvvetin değeri ve uygulama noktası kullanıcı tarafından, sunulan şu üç seçenekle belirlenmektedir. Bunlar ; dişin tepe noktası, tek dişin bütün yükü taşıdığı en yüksek nokta veya kullanıcı tarafından tanımlanacak herhangi bir nokta olabilir. Kullanıcının tek dişin bütün yükü taşıması halini seçmesi ile program bu noktayı kendiliğinden bulmaktadır. Denklem sisteminin çözümünde Gauss Metodu kullanılmıştır. Geliştirilen bu Sonlu Elemanlar Analiz paketi değişik dişliler için kullanılarak, diş dibi gerilmeleri bulunmuş ve önceki çalışmalarlakarşılaştırılmıstır. Ayrıca, diş yüzeyi ve dişin en zayıf olduğu çizgi boyunca gerilmelerin dağılımı elde edilmiştir. Dişli parametrelerinin gerilmelere etkileri incelenerek grafiklerle sunulmuştur. Anahtar kelimeler : Bilgisayar destekli tasarım, Sonlu Elemanlar, evolvent dişli, diş-dibi gerilmeleri. vı

ABSTRACT COMPUTER AIDED EVALUATION OF SPUE GEAR TOOTH STRESSES BY FINITE ELEMENT METHOD EYERCIOGLU, Omer M.S. in Mechanical Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. I. Hüseyin FÎLIZ August İ990 In this thesis, the spur gear tooth stresses are evaluated by using Finite Element Method. For this purpose a Finite Element Stress Analysis (FESA) package is developed. The first stage of this study is the modeling of a spur gear and a rack teeth by taking the physical structures of them into account. The spur gear and rack profiles are automatically generated by the program. The value of force and the location of it are dependent on the user's choice. The program gives three option to the user for the determination of forcing point. These are ; tip loading, the highest point of single tooth contact or any other point that is given by user. The location of the highest point of single tooth contact is determined by the program itself. Gauss elimination with back substitution method is used for solving the systems of equations. mWith the developed program, several runs are made for different spur gears. The obtained results are compared with previous works. Additionally, the distribution of stresses on the tooth surface and along the weakest section are demonstrated. The effects of gear parameters on stresses are inspected and presented graphically. Key words : Computer Aided Design, Finite Element, Involute gear, gear tooth stresses. IV