Abstract
Hypoid gears are widely used in automobile differentials. Furthermore, it is well known that the efficiency of hypoid gears is lower than that of other gears due to offsets. However, only a few studies have focused on offsets. Thus, it is important to understand the meshing phenomenon of hypoid gears with different offsets. In a previous study, we attempted to develop a novel method to analyze tooth contact conditions as a non-contact analysis method based on monitoring the temperature distribution during meshing between the pinion and gear surface. We also developed a novel method to predict the tooth surface temperature in tooth meshing based on a thermal network model that represents the thermal conductivity of the object by a simple RC circuit. In this study, thermal images were taken by thermography, and the tooth root stress was measured for gear pairs with different offsets. The temperature increase under each offset condition was simulated using a thermal network model. The results demonstrated the versatility of the thermal network model. Monitoring the tooth surface temperature by thermography was useful for understanding phenomenon of gears with different offsets.
Zusammenfassung
Die Nutzung von Hypoidgetrieben ist in Differentialgetrieben von Automobilen weit verbreitet. Darüber hinaus ist es wohlbekannt, dass die Effizienz von Hypoidgetrieben wegen der Versetzung im Vergleich zu anderen Getrieben niedriger ist. Allerdings haben nur wenige Studien ihren Fokus auf die Versetzung gerichtet. Daher ist es wichtig, das Phänomen des Kämmens bei Hypoidgetrieben mit unterschiedlicher Versetzung zu verstehen. In einer vorherigen Studie haben wir versucht, eine neue Methode der Analyse von Zahn-Kontakt-Bedingungen als eine auf die Beobachtung der Temperaturverteilung während des Kämmens zwischen dem Ritzel und der Zahnradfläche basierende Analysemethode zu entwickeln. Ebenfalls haben wir eine neue Methode entwickelt, um die Temperatur auf der Zahnfläche beim Kämmen der Zähne – basierend auf einem Wärmenetz-Modell, welches die Wärmeleitfähigkeit des Objekts mit einem einfachen RC-Stromkreis darstellt – vorherzusagen. Im Rahmen dieser Studie wurden Wärmebilder durch Thermographie erstellt und die Zahnfußspannung an Zahnradpaaren mit unterschiedlicher Versetzung gemessen. Die Temperaturzunahme unter jeder Versetzungsbedingung wurde mittels eines Wärmenetz-Modells simuliert. Die Ergebnisse demonstrieren die Vielseitigkeit des Wärmenetz-Modells. Die Beobachtung der Zahnflächentemperatur mittels Tomographie erwies sich als nützlich, um das Phänomen bei Getrieben mit unterschiedlicher Versetzung zu verstehen.
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Mukaiyama, K., Arao, S., Matsui, S. et al. Investigation of meshing phenomenon of hypoid gears with different offsets via high response infrared video thermography. Forsch Ingenieurwes 83, 445–459 (2019). https://doi.org/10.1007/s10010-019-00367-0
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DOI: https://doi.org/10.1007/s10010-019-00367-0