thesis

Définition des engrenages Klingelnberg

Defense date:

Jan. 1, 2002

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Mechanical engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

The spiral bevel gears have various applications. They are widely used in different technical fields, to provide high power transmission between perpendicular axes, mostly in the gearboxes of transport, vehicles, trains or helicopters. Nowadays, industrial development enhances the redefinition of the key points in the spiral bevel gear research and development. Introduction of the CNC manufacturing and CMM measuring systems, the increasing capacity of Finite Elements Modelling lead to complex spiral bevel gear research and development. This research work was concentrated on spiral bevel gears of the Klingelnberg Cyclo-Palloïd system. From fundamental point of view an imaginary crown gear, whose tooth trace is an epicycloids curve, generates the tooth geometry. Tooth height is constant. Different corrections can influence the tooth surface geometry, thus unloaded and loaded contact characteristics. A study on previous research works and theory of gearing had been realized to have an enlarged view and a fine definition of our tasks during the period of this doctoral work. The tooth surface geometry issued from the different machine setting is discussed. Numerical computer programme was developed to model the geometry and the contact characteristics variation in function of corrections or misalignments. Three contact facts like contact pattern, kinematics error and velocity slip are considered. After the unloaded contact analysis, loaded cases were proposed. Hertz contact theory and a finite elements model are applied to define the loaded contact. The real tooth surface was measured and the contact pattern is determined under light load by a testing rig to validate the simulation results. This work has allowed understanding the machine-setting influences on spiral bevel gears of the Klingelnberg Cyclo-Palloïd system to optimize the tooth geometry and the contact.

Abstract FR:

Les engrenages spiro-coniques sont largement utilisés dans les boites de transmission des moyens de transport. Leurs rôles sont d'assurer une transmission de haute puissance entre les axes concourants. L'introduction des machines numériques en fabrication, des machines à mesurer et des logiciels d'éléments finis conduisent à repenser le développement des engrenages spiro-coniques. Cette thèse est consacrée aux engrenages spiro-coniques du système Cyclo-Palloi͏̈d Klingelnberg. La surface de denture est générée sur un cône. La courbure directrice est épicycloi͏̈dale et la hauteur de denture est constante. Sur la base des études de recherches existantes et de la théorie, la géométrie de la denture est déterminée. La génération de la denture et le calcul de contact sont réalisés par une simulation numérique. Les caractères d'engrènement envisagés sont : la portée, l'erreur cinématique et le glissement. Le contact à vide est simulé en fonction des corrections ou des désalignements. Les analyses sous charge sont réalisées par des calculs analytiques issus de la théorie de Hertz. Les surfaces de denture réelle sont mesurées, et un contact à faible puissance a été déterminé par un banc d'essais afin de valider la simulation. Ainsi ce travail a permis de formaliser les réglages de la machine du système Cyclo-Palloi͏̈d Klingelnberg pour optimiser les dentures et le fonctionnement de ces engrenages.