Evolvent profilli harmonik iç ve dış dişli temaslarında farklı basınç açıları ve profil kaydırmanın diş dibi ve diş yan yüzey mukavemeti güvenliği üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Yıl 2025, Cilt: 15 Sayı: 2, 360 - 379, 15.06.2025

Recep Karaman , Can Çivi

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1488267

Öz

Bu çalışmada, tek kademede yüksek çevrim oranı sağlamak üzere 60-58 ve 60-57 diş sayıları içeren, evolvent profil yapısında rijit harmonik redüktörler tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında, dişli çiftleri farklı basınç açıla-rında (15°, 20°, 25° ve 30°), farklı diş başı modifikasyonlarında, profil kaydırma yapılmadan ve ayrıca profil kaydırma yapılarak ayrı ayrı tasarlanmış ve oluşan diş dibi güvenlik değerleri ile diş yan yüzey mukavemet gü-venlik değerlerinin değişimi incelenmiştir. Bu vesileyle, 16 model arasından en uygun tasarımın oluşturulması hedeflenmiştir. Sistem tasarımında KISSsoft® yazılımı kullanılmış ve optimum sistemin üretimi, harmonik hare-keti doğrulamak üzere 3D yazıcı ile yapılmıştır. Çalışma sonucunda, gerçekleştirilen diş profil modifikasyonla-rıyla tek kademede 29 çevrim oranına harmonik hareketi başarıyla uygulayarak ulaşılabildiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Evolvent profil , Harmonik redüktör , KISSsoft®

Investigation of the effects of different pressure angles and profile shifting on the tooth root and gear tooth surface strength safety in involute profile harmonic internal and ex-ternal gear contacts

Öz

In this study, rigid harmonic reducers with involute profile structure containing 60-58 and 60-57 teeth numbers were designed to provide high conversion ratio in a single stage. Within the scope of the study, gear pairs were designed separately at different compression angles (15°, 20°, 25° and 30°), with different tooth head modifica-tions, without profile shifting and also with profile shifting, and the changes in the resulting tooth bottom safety values and tooth side surface stress safety values were examined. On this occasion, it was aimed to create the most suitable design among 16 models. KISSsoft® software was used in the system design and the production of the optimum system was carried out with a 3D printer to verify harmonic motion. As a result of the study, it was seen that with the tooth profile modifications, 29 ratio could be achieved in a single stage by successfully apply-ing harmonic motion.

Anahtar Kelimeler

Harmonic gearbox , Involute profile , KISSsoft®

Kaynakça

• Bonaiti, L., & Gorla, C. (2021). Estimation of gear SN curve for tooth root bending fatigue by means of maximum likelihood method and statistic of extremes. International Journal of Fatigue, 153, 106451. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2021.106451
• Bonaiti, L., & Gorla, C. (2022). Gear Tooth Root Bending Strength Estimation under the Assumption of Fatigue Limit Existence. Material Design and Processing Communications, 2022. https://doi.org/10.1155/2022/5056057
• Buckingham, E. (1949). Analytical Mechanics of Gears. Dover Publications.
• Budynas, R. G., & Nisbett, J. K. (2014). Shigley’s Mechanical Engineering Design (Tenth Edition). McGraw-Hill Education.
• Cavdar K., Karpat F., & Babalık F.C. (2005). Computer Aided Analysis of Bending Strength of Involute Spur Ge-ars with Asymmetric Profile. Journal of Mechanical Design, 127, 477-484. https://doi.org/10.1115/1.1866158
• Colbourne J.R. (1987). The Geometry of Involute Gears. Springer-Verlag, New Jersey. USA
• Doğan, O., Yılmaz, T. G., & Karpat, F. (2018). Farklı parametrelere sahip evolvent düz dişli çarkların sonlu ele-manlar yöntemi ve grafik metot ile gerilme analizi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(4), 1493-1504. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416445
• Fetvacı, M. C., & İmrak, C. E. (2004). Diş dibi gerilmelerinin analizi için düz dişli çarkların sonlu eleman model-lenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 19(2), 199-203.
• Flodin A., & Andersson M. (2012). Tooth root optimization of powder metal gears: reducing stress from bending and transient loads. Proceedings of PM2012, Yokohama, Japan.
• Güllü, E., & Yilmaz, T. G. (2017). İç ve diş dişli çarklarda meydana gelen yüzey basinçlarinin ve deformasyonla-rin incelenmesi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32(2), 585-591. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.322185
• Irsel, G. (2021). Bevel Gears Strength Calculation: Comparison ISO, AGMA, DIN, KISSsoft and ANSYS FEM Methods. Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, 42(3), 315-323
• Jammi, S. (2013, August). Gear Tooth Stresses From Finite Element Analysis Compared With AGMA Standards. In International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Enginee-ring Conference (Vol. 55928, p. V005T11A005). American Society of Mechanical Engineers. https://doi.org/10.1115/DETC2013-12037
• Li, D., Liu, Y., Gong, J., Wei, Y., & Zhao, G. (2022). A novel method for longitudinal modification and tooth con-tact analysis of non-circular cylindrical gears. Journal of Mechanical Science and Technology, 36(12), 6157-6170. https://doi.org/10.1007/s12206-022-1130-6
• Li, W., & Liu, B. (2018). Experimental investigation on the effect of shot peening on contact fatigue strength for carburized and quenched gears. International Journal of Fatigue, 106, 103-113. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2017.09.015
• Lisle T.J., Shaw B.A., & Frazer R.C. (2017). External spur gear root bending stress: a comparison of ISO 6336:2006, AGMA 2101-D04, ANSYS finite element analysis and strain gauge techniques. Mechanism and Machine Theory, 111, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2017.01.006
• Litvin F.L., & Fuentes A. (2004). Gear Geometry and applied theory. Cambridge University Press.
• Mo, J., Luo, S., Fu, S., & Chang, X. (2022). Meshing principle and characteristics analysis of an abnormal cycloi-dal internal gear transmission. Journal of Mechanical Science and Technology, 36(10), 5165-5179. https://doi.org/10.1007/s12206-022-0929-5
• Patil S.S., Karuppanan S., & Atanasovska I. (2016). Experimental measurement of strain and stress state at the contacting helical gear pairs. Measurement, 82, 313-322. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.12.046
• Şeber, M. (2002). Selçuk Redüktör’ün Bilgisayar Destekli Tasarımı ve Çeşitli Örneklerinin İmalatı [Yüksek Li-sans Tezi, Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü].
• Uzay, Ç., & Geren, N. (2017). Maliyet Etkin Düz Dışlı Çark Tasarımı Gerçekleştirmek İçin ISO ve AGMA Stan-dartlarından Uygun Olanının Kullanımı. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5(3), 643-655. https://doi.org/10.21923/jesd.325429
• Wang M.J. (2003). A new photoelastic investigation of the dynamic bending stress of spur gears. Journal of Mec-hanical Design, 125(2), 365-372. https://doi.org/10.1115/1.1563636