Aplicación de técnicas de ingeniería inversa en el proceso de diseño de transmisiones de engranajes cónicos espirales tallados mediante fresa frontal circular
[SPA] Se presenta un completo enfoque computarizado integrado para el diseño, la generación y el análisis de tensión de los engranajes cónicos en espiral de fresado frontal de alta resistencia y bajo ruido fabricados mediante el proceso de cinco cortes. El enfoque propuesto se basa en técnicas de ingeniería inversa y constituye una mejora del método de síntesis local desarrollado por Faydor L. Litvin. En primer lugar, se define una topografía de despegue deseada en la superficie del diente activo que impulsa el piñón para proporcionar condiciones de contacto favorables (un patrón de contacto ajustado con una función parabólica de errores de transmisión negativos con una magnitud máxima limitada). A continuación, se aplican algoritmos de optimización restringidos y no restringidos para derivar numéricamente los ajustes de máquina-herramienta de desbaste y acabado del miembro de piñón. Se implementa computacionalmente un procedimiento de diseño normalizado basado en los estándares AGMA con el propósito principal de dimensionar los engranajes de engranajes cónicos en espiral tanto hipoidales como. Hace uso de los datos básicos de la transmisión por engranajes y permite determinar datos en blanco, como los parámetros del cono de paso y otras dimensiones de los elementos de engranajes, así como verificar si aparece o no un efecto de subcotización. Se implementa un modelo matemático generalizado de generación computacional de accionamientos de engranajes cónicos en espiral y hipoides. Fundamentalmente, se basa en el modelo cinemático de los generadores de engranajes hipoidales de estilo tradicional de cuna, e incluye procesos de corte tanto de fresado de cara como de corte de cara. Se propone un algoritmo numérico mejorado de propósito general basado en un enfoque puramente geométrico y un modelo de ensamblaje de tipo matriz para la simulación de la malla y el análisis de contacto de los dientes (TCA) de los accionamientos de engranajes cónicos en espiral fresados ​​con la cara. En esencia, la independencia del tipo de contacto de apoyo entre las superficies de contacto (contacto puntual, lineal o de borde), la alta estabilidad computacional y la consideración de pares adyacentes de dientes de malla en la estimación del patrón de contacto constituyen sus características principales. Además, la generación de redes elípticas se ha implementado para la discretización de dominios bidimensionales en cuadrículas numéricas uniformes ajustadas de límites y se ha aplicado como una etapa aislada en el algoritmo TCA propuesto, así como en la generación de modelos de elementos finitos de unidades de engranajes cónicos en espiral. Se presenta un enfoque para determinar la configuración de la máquina-herramienta de acabado correspondiente al miembro del engranaje de los engranajes de engranajes cónicos en espiral y hipoides. Se consideran tanto los procesos generadores como los no generadores. Básicamente, hace uso de los datos en blanco de geometría de transmisión por engranajes previamente determinados. Los ajustes de la máquina-herramienta se calculan analíticamente mediante el concepto de un engranaje de corona generador de imágenes imaginario. El enfoque propuesto constituye el punto de partida de los métodos de síntesis para la determinación de los ajustes de máquina-herramienta de desbaste y acabado correspondientes al miembro de piñón. Se propone un enfoque numérico novedoso basado en la resolución de un problema de optimización no lineal restringida para la determinación de los ajustes de la máquina-herramienta aplicados en la operación de corte en bruto de piñones biselados en espiral facetados por medio de amoladoras de hoja extendida. Los objetivos principales son la disminución del tiempo del ciclo de mecanizado y la maximización del material rugoso sin dañar las superficies a terminar. Se presenta un enfoque computacional para la generación automática y paramétrica de modelos de elementos finitos de transmisiones de engranajes cónicos en espiral de fresado frontal de alta resistencia lownoise como parte del mencionado enfoque integrado para el diseño, generación y análisis de esfuerzos. El análisis de elementos finitos (FEA) se realiza mediante la aplicación de un programa de computadora de elementos finitos de propósito general. Se incluye el modelado de los componentes de soporte (ejes y cojinetes) correspondientes a los elementos de engranajes y, en consecuencia, se tienen en cuenta las deflexiones del eje y la deformación torsional causadas por la transmisión de potencia. Por último, se presenta un procedimiento analítico para la determinación de errores relativos de alineación entre los elementos de engranaje en los engranajes cónicos en espiral con fresado frontal. Permite compensar las deflexiones de los ejes causadas por la transmisión de par nominal mediante la modificación de la microgeometría de superficie activa del piñón. Se presentan varios ejemplos numéricos para validar los algoritmos propuestos.
Engranajes, Diseño de máquinas, Equipo mecánico de transmisión de potencia, Diseño industrial, Gear, Machine desing, Industrial design
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