The trochoidal contours for positive shaft-hub connections in drive technology
Final Report Abstract
Das im Basisvorhaben entwickelte und für die Torsionsbelastung optimierte M-T04-Profil wurde für einen praktischen Anwendungsfall eines Industriepartners eingesetzt. Es wurden die Anforderungen bezüglich des Bauraums, des konstruktiv bedingten Wellenabsatzes sowie die Einschränkungen der Fertigung berücksichtigt und das Profil als Ersatz für die bisherige Passfederverbindung angepasst. Die durchgeführten numerischen und experimentellen Untersuchungen belegen die herausragenden Eigenschaften der M-T04-Profilverbindung gegenüber der bisherig angewendeten Passfederverbindung. Untersuchungen des M-T04-Profils haben gezeigt, dass die Spannungen im Wellenabsatz zwar höher als in der Verbindung sind, der Absatz weist aber einen positiven Einfluss im Zusammenhang mit der Reibkorrosion (innerhalb der Verbindung) auf. Bei den Versuchsergebnissen von M-T04 Verbindungen wurde der Versagensort zwar im Absatz festgestellt, die Gestaltfestigkeit war jedoch höher als bei den Verbindungen ohne Absatz. Die Verbindungen mit Übermaß zeigen erwartungsgemäß eine Steigerung der Gestaltfestigkeit aufgrund günstigerer Reibungsverhältnisse. Die Fertigungsverfahren haben eine Wirkung auf die Oberflächengüte der Profilkontur und somit auf die Tragfähigkeit der Profilverbindung. Hierbei zeigt das Wälzfräsen durch die bessere Oberflächengüte Vorteile im Vergleich zum oszillierenden Drehverfahren. Nachteilig fällt beim Wälzfräsen die Gestaltung des Wellenabsatzes auf. Um hierbei einen axialen Anschlag der Nabe zu erreichen, muss konstruktiv eingegriffen werden. Ein Wellenabsatz ist für die meisten praktischen Anwendungsfälle notwendig. Deshalb werden die Untersuchungen zu den Wechselwirkungen von Absatz- und Konturgeometrie als die künftige Weiterführung des Vorhabens in Aussicht gestellt.
Publications
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Torsionsspannungen in prismatischen, unrunden Profilwellen mit trochoidischen Konturen. Forschung im Ingenieurwesen, 85(4), 985-995.
Ziaei, Masoud
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Bending Stresses and Deformations in Prismatic Profiled Shafts with Noncircular Contours Based on Higher Hybrid Trochoids. Applied Mechanics, 3(3), 1063-1079.
Ziaei, Masoud
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Einflüsse des Wellenabsatzes auf das Tragverhalten der Welle-Nabe-Verbindung mit M04-Profil unter reiner Torsion. Welle-Nabe-Verbindungen 2022, 141-154. VDI Verlag.
Sommer, H.; Ziaei, M. & Kunert, J.
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Hypotrochoidische Welle-Nabe-Verbindungen – Experimentelle Untersuchungen beweisen das große Potential gegenüber der genormten Passfederverbindung. Welle-Nabe-Verbindungen 2022, 155-170. VDI Verlag.
Selzer, M.; Forbrig, F. & Ziaei, M.
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Bending and Torsional Stress Factors in Hypotrochoidal H-Profiled Shafts Standardised According to DIN 3689-1. Eng, 4(1), 829-842.
Ziaei, Masoud
