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Distortion of Gears as Consequence of Lightweight Construction – Influence of Teeth*

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Published/Copyright: June 8, 2020
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HTM Journal of Heat Treatment and Materials
From the journal HTM Journal of Heat Treatment and Materials Volume 75 Issue 3

Abstract

On the basis of economic and ecological constraints a reduced weight and/or minimized volume of automobile components is more and more focused in industrial and scientific activities in recent years. Apart from the application of new materials with considerably lower density a change of component design can be used to succeed in aims regarding lightweight construction. But aspects of a production-oriented design, especially for heat treated drive train components, have to be considered, too. This topic applies in particular to the final heat treatment because serious distortion problems can arise due to reduced stiffness and asymmetric mass distribution of a component. In the previous research work, the distortion behavior of gear base bodies as essential part of a gear was analyzed and a first design guideline for gear base bodies resulting in tolerable distortion was developed. In the ongoing research work, the basic approaches used for the determination of this guideline for gear base bodies will be applied to a complex gear with strong asymmetric mass distribution. One of the first questions of this work concerns the influence of the teeth on base body distortion. In this paper results of comparitive experiments between a complexed shaped gear with and without teeth will be presented.

Kurzfassung

Auf der Grundlage ökonomischer und ökologischer Zwänge wird in den letzten Jahren in Industrie und Wissenschaft immer mehr auf ein reduziertes Gewicht und/oder ein minimiertes Volumen von Automobilkomponenten geachtet. Neben dem Einsatz neuer Werkstoffe mit deutlich geringerer Dichte kann eine Veränderung der Bauteilgestaltung genutzt werden, um Ziele des Leichtbaus zu erreichen. Aber auch Aspekte einer fertigungsgerechten Konstruktion, insbesondere bei wärmebehandelten Komponenten des Antriebsstrang, müssen berücksichtigt werden. Diese Thematik gilt insbesondere für die abschließende Wärmebehandlung, da aufgrund der reduzierten Steifigkeit und einer asymmetrischen Massenverteilung eines Bauteils gravierende Verzugsprobleme auftreten können. In den bisherigen Forschungsarbeiten wurde das Verzugsverhalten von Zahnradgrundkörpern als wesentlicher Bestandteil eines Zahnrads analysiert und eine erste Auslegungsrichtlinie, die zu einem tolerierbaren Verzug führt, entwickelt. In den laufenden Forschungsarbeiten werden die grundlegenden Ansätze zur Bestimmung dieser Richtlinie für Zahnradgrundkörper auf ein komplexes Zahnrad mit stark asymmetrischer Massenverteilung angewendet. Eine der ersten Fragen dieser Arbeit betrifft den Einfluss der Verzahnung auf die Verformung des Grundkörpers. In dieser Arbeit werden Ergebnisse von vergleichenden Experimenten zwischen einem komplex geformten Zahnrad mit und ohne Zähnen vorgestellt.

Keywords: Distortion; gears; case hardening; lightweight construction; influence of teeth
Schlüsselwörter: Verzug; Zahnräder; Einsatzhärten; Leichtbau; Verzahnungseinfluss
∗

Lecture held at European Conference on Heat Treatment, ECHT 2019, June 2–5, 2019, Bardolino, Italy

2 (Corresponding author/Kontakt)

References

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Published Online: 2020-06-08
Published in Print: 2020-06-10

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

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Keywords for this article
Distortion; gears; case hardening; lightweight construction; influence of teeth

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Downloaded on 27.4.2026 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/105.110409/html?lang=en
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