¶ CGG (Cylindrical Gear Geometry, Stirnradgeometrie) V 1.0
¶ Benutzung der REST-API über GUI
¶ Geltungsbereich
Berechnung der Geometrie außenverzahnter, evolventischer Stirnradstufen mit bis zu zwei Werkzeugen. Mögliche Werkzeuge: Zahnstangenförmig, Schneidrad (Wälzstoßen). Nur manuelle Eingabe der Werkzeige möglich.
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¶ Neuen User registrieren
- Klicken auf "Register new user".
- Request body mit den User-Daten ausfüllen.
- Klick auf "TRY".
¶ Authentifizierungs-Token erstellen
- Klicken auf "Authenticate and retrieve authentication tokens".
- Benutzernamen und Passwort in request body ausfüllen.
- Klick auf "TRY".
- Authentifizierungs-Token vom Response kopieren.
¶ Authentifizierung
- Klicken auf "Authentication".
- Authentifizierungs-Token ins Kästchen einfügen.
- Klick auf "SET".
Das Authentifizierungs-Token ist dann für die nächsten 12 Stunden gültig. Nach Ablaufen der 12 Stunden, bitte neues Authentifizierungs-Token erstellen!
¶ Stirnradstufe anlegen
- Klicken auf „Setup Stage for in a Geometry Calculation Project“.
- Request body mit input in json-Format befüllen.
- Klick auf „TRY“.
- ID der Werkzeugeingabe (Tool input) merken.
Beispiel für die Eingabe einer Stufe:
{
"axialShift": 0,
"centerDistance": 114.72,
"centerDistanceMinimumTolerance": 0,
"geometryCalculationSettings": {
}
}
¶ Werkzeug Input in Bibliothek speichern
- Klicken auf „Define a Tool Input“.
- Request body mit input in json-Format befüllen.
- Klick auf „TRY“.
- ID der Werkzeugeingabe (Tool input) merken.
Beispiel für die Eingabe eines Werkzeugs:
{
"toolType": "RACK",
"inputStyle": "manual",
"normalModule": 4.5,
"root": {
"coefficient": 1.3
},
"tip": {
"coefficient": 1.25
},
"flanks": [
{
"side": "BOTH",
"normalPressureAngle": 0.349,
"tipCurvature": {
"radiusCoefficient": 0.25
}
}
]
}
¶ Zahnräder zur Stufe hinzufügen
- Klicken auf „Add a Gear to Stage“.
- Stage ID eintragen.
- Request body mit input in json-Format befüllen.
- Klick auf „TRY“.
- ID des Zahnrades merken.
Beispiel für die Eingabe einer Stufe:
{
"normalModule": 4.5,
"helixAngle": 0.31415926535898,
"numberOfTeeth": 14,
"nominalAddendumModificationCoefficient": 0.4444,
"tipDiameterMethod": {
"value": 78.546
},
"role": "DRIVER",
"directionOfRotation": "RIGHT",
"allowance": {
"name": "idunowthat",
"inputStyle": "tablesAccDIN3967",
"allowanceSeries": "c",
"toleranceSeries": 25,
"finalAllowanceType": "LOWER"
},
"machiningAllowanceTolerance": 0,
"toothFaceWidth": 10,
"minimumTipClearanceCoefficient": 0.2,
"minimumTipThicknessCoefficient": 0.1,
"chamferOfFaceAtBegin": 0,
"chamferOnFaceAtEnd": 0,
"flanks": [{
"normalPressureAngle": 0.3490,
"side": "BOTH",
"role": "ACTIVE"
}]
}
Vorgang für zweites Zahnrad der Stufe wiederholen.
¶ Werkzeugeingabe (Tool input) einem Zahnrad zuordnen und Werkzeug für das Zahnraderzeugen
- Klicken auf „Calculate Tool for a Gear“.
- Zahnrad ID eintragen.
- Werkzeugeingabe (Tool input) in request body eingeben.
- Klick auf „TRY“.
- ID des Werkzeugs merken.
Vorgang für alle Werkzeuge und Zahnräder wiederholen.
¶ Geometrie der Stirnradstufe berechnen
- Klicken auf „Calculate Stage“.
- Sturnradstufe ID eintragen.
- Klick auf „TRY“
¶ Zusatzliche Information in Schema
Für zusätzliche Information, auf „Schema“ klicken.
¶ Ergebnisse einsehen
Des Einsehen der Ergebnisse in json-Format erfolgt durch ausführen der Get-Funktionen. Für Werkzeug, Stirnrad und Stirnradstufe funktioniert das nach dem gleichen Prinzip. Hier beispielhaft für die Komponente „Stirnrad“ durch „Get a Gear“ aufgeführt.
¶ Get a Gear
- Auf „Get a Gear“ klicken.
- ID des Zahnrades im Feld „gear-Id“ eingeben.
- „TRY“ klicken
- Ergebnis im Fenster einsehen.
¶ AutoCAD Skript-Datei exportieren
Für Zahnrad und Werkzeug funktioniert das nach dem selben Prinzip. Hier beispielhaft für die Komponente „Stirnrad“ durch „Export a Gear Final Contour as SCR“ aufgeführt.
¶ Export a Gear Final Contour as SCR
- „Export Gear Final Contour as SCR“ klicken.
- Zahnrad ID in „gear-id“ Feld eingeben.
- Auf „TRY“ Butten klicken.
Ein „Download“-Button wird angezeigt.
Auf „DOWNLOAD“-Button klicken und scr-Datei herunterladen.
¶ Technische Dokumentation
Die Grundlage für die Berechnung der Kenngrößen der Stirnradgeometrie bieten die DIN 3960 und die ISO 21771 sowie alle darin zitierten Normen.
Zahnkonturen werden durch Abwälzsimulation unter Verwendung der eingegebenen Werkzeuge generiert.
¶ Zähnezahl
Die Zähnezahl ist die eindeutigste größe eines Zahnrades. Die Zähnezahl ist wörtlich die Anzahl der Zähne des Zahnrades und ist entsprechned eine natürliche Zahl. Die Zähnezahl kann unmittelbar am Zahnrad ausgezählt werden.
Im Bild ist beispielhaft ein schrägverzahntes Stirnrad mit einer Zähnezahl dargestellt.
¶ Normalmodul
Der Normalmodul ist eine bezogene Bestimmungsgröße für Stirnräder. Bezogen deswegen, da sie nicht unmittelbar am Zahnrad ausgelesen oder gemessen werden kann. Stattdessen wird der Normalmodul im Bezug zu den so genannten Bezugsprofil, Normalteilung und Teilkreis (mit dem Teilkreisdurchmesser ) des Zahnrades verstanden. Die Normalteilung ist gegeben durch:
Durch den Normalmodul und die zusätzliche Vorgabe eines Kopf- und eines Füßhöhenfaktors, und , wird die Zahnhöhe des Bezugsprofils definiert. Bezugsprofile für Stirnräder werden z.B. in der DIN 867 vorgeschalgen.
Für das bessere Verständnis wird hier zunächst von einer Geradverzahnung ausgegangen, da in diesem Fall der Normal- und der Stirnschnitt gleich sind. Somit kann das Prinzip anhand des Normalmoduls und der Normalteilung veranschaulicht werden.
Das so genannte Gegenprofil des Bezugsprofils wird in ein zahnstangenförmiges Werkzeug gewandelt. Dieses zahnstangenförmige Werkzeug hat natürlich denselben Normalmodul und die selbe Teilung wie das Zahnrad.
Zur Verdeutlichung, ist auf dem Bild die Teilung des Bezugsprofils bezogen auf die so genannte Profilbezugslinie aufgetragen. Die Profilbezugslinie trennt das Bezugsprofil in seiner Kopfhöhe und seiner Fußhöhe . Der Bezug zum Normalmodul wird hergestellt, dadurch dass die Fuß- und Kopfhöhe des Bezugsprofils als Multiplikation des Fuß- und Kopfhöhenfaktors, und , mit dem Normalmodul , representiert werden kann:
Auf dem Bild ist ebenfalls der Normaleingriffswinkel abgebildet, der für den Zusammenhang zwischen Normalmodul Normalteilung und Teilkreis keine Rolle spielt.
Die Zahnerzeugung entspricht einem Abwälzen der Profilbezugslinie des zahnstangenförmigen Werkzeugs auf dem Teilkreis des Zahnrades. Dadurch wird der Teilkreis eindeutig bestimmt, da dies der einzige Kreis ist, dessen Umfang gleich der Teilung multipliziert mit der Zähnezahl ist. Der Durchmesser des Teilkreises für Geradverzahnungen lautet somit:
Die Teilung kann exakt Mal auf dem Umfang des Teilkreises aufgetragen werden. Hier ist das beispielhaft für illustriert:
Im Falle einer Schrägverzahnung mit einem Schrägungswinkel ergeben sich die selben Gesetzmäßigkeiten, wobei hier die Stirnteilung eingesetzt wird. Das Bezugprofil mit der Teilung wird, abhängig vom Schrägungswinkel in die Stirnebene des Zahnrades projeziert. Der Schrägunswinkel ist auf dem Teilzylinder definiert. Der Teilzylinder ergibt sich aus dem Teilkreis mit dem Durchmesser und der Zahnbreite . Wird der Teilzylinder auf einer Ebene ähnlich einem Klebeband abgewälzt, werden dort die Zahnflanken (Flankenlinien) als Geraden projeziert. Der Schrägungswinkel ist in dieser Ebene definiert als der Winkel zwischen den Flankenlinien und der Breitenachse des Zahnrades.
Aus den geometrischen Bedingungen ergibt sich für die Stirnteilung :
Die allgemein gültige Formel für den Teilkreisdurchmesser ist gegeben durch:
Die Größe wird als Stirnmodul bezeichnet und errechnet sich aus dem Normalmodul und dem Schrägungswinkel zu:
¶ Normaleingriffswinkel
¶ Verzahnungsabmaße
¶ Profilverschiebung, Achsabstand
¶ Werkzeugprofile
¶ Release Notes
¶ CGG V 1.0
¶ Geltungsbereich
Berechnung der Geometrie außenverzahnter, evolventischer Stirnradstufen mit bis zu zwei Werkzeugen. Mögliche Werkzeuge: Zahnstangenförmig, Schneidrad (Wälzstoßen). Nur manuelle Eingabe der Werkzeige möglich.
¶ Modell
Das Modell besteht aus einer außenverzahnten Stirnradstufe. Dieser sind genau zwei Zahnräder untergeordnet. Jedes Zahnrad seinerseits, besitzt ein oder zwei Werkzeuge.
Das Werzeug ensteht durch eine Zuweisung einer Werkzeugeeingabe zu einem Zahnrad. Die Werkzeugeeingaben werden in einer Bibliothek aufbewahrt und können entsprechend mehrfach benutzt werden.
¶ Eingabe
¶ Stufe
Für die bestimmung des Achsabstandes einer Stirnradstufe, sind folgende Eingaben möglich:
- Der Achsabstand selber (centerDistance)
- Die Summe der Profilverschiebungen beider Zahnräder (nominalAddendumModificationCoefficientSum)
- keine Angabe: Diese Option erfordert die Eingabe der Profilverschiebung an beiden an der Stufe beteiligten Zahnräder.
Zusätzlich sind folgende Eingabegrößen möglich:
- Der Axialversatz beider Zahnräder bezogen aufeinander (axialShift)
- Die minimale Toleranz für den Achsabstand (centerDistanceMinimumTolerance)
¶ Zahnrad
Folgende Eingaben sind für die Berechnung eines Zahnrades in einer Stufe notwendig:
- Der Normalmodul (normalModule)
- Der Schrägungswinkel (helixAngle)
- Die Zähnezahl (numberOfTeeth)
- Die Zahnbreite (toothFaceWidth)
- Fasen am Zahnbegin und -ende (chamferOfFaceAtBegin, chamferOnFaceAtEnd)
- Rolle des Zahnrads - Treiber oder getrieben (role)
- Die Drehrichtung des Zahnrades (directionOfRotation)
Hinzu kommt die Definition der Abmaße:
- Typ der Eingabe der Abmaße (inputStyle)
Falls inputStyle für die Abmaße als "manual" angegeben ist, werden das untere und das obere Abmaß als Wert vorgegeben.
Ist inputStyle für die Abmaße "tablesAccDIN3967", werden die Abmaße nach DIN 3967 angegeben als:
- Abmaßreihe (allowanceSeries)
- Toleranzreihe (toleranceSeries)
Die Variable "finalAllowanceType" bestimmt, welches Abmaß für die Fertigverzahnung angesetzt wird. Für diese Verzahnung wird entsprechend die Kontur generiert. Die Tolerazen der Meßgrößen (z.B. Zahnweitenmaß) orientieren sich ebenfalls daran.
Sonst werden alle Größen für das untere, das obere, das gemittelte Abmaß sowie für die Nennverzahnung (Profilverschiebung ist gleich der Fertigprofilverschiebung) ausgegben.
Die Eingabe des Profilverschiebungsfaktors (nominalAddendumModificationCoefficient) ist optional, abhängig davon ob der Achsabstand in der Stufe und der Profilverschiebungsfaktor am Wälzpartner vorgegeben sind.
Folgende Eingabe ist auf der Flanke definiert:
- Der Normaleingriffswinkel (normalPressureAngle)
Optional kann vorgegeben werden:
- Durchmesser des Messkörpers für das diametrale Maß (diameterOfMeasurementBody)
Für die Bestimmung des Kopkreises sind einzugeben:
- Die Methode nach der der Kopfkreis ermittelt wird (tipDiameterMethod)
- Der minimale Kopfdicke als Faktor (minimumTipThicknessCoefficient)
- Das minimale Kopfspiel als Faktor (minimumTipClearanceCoefficient)
¶ Werkzeug
Eine eingabe von einem zahnstangenförmigen Werkzeug und einem Schneidrad mit und ohne Protuberanz sowie mit und ohne Kopfkantenbruch sind möglich. Werkzeuge können über absolute Größen, z.B. Kopfhöhe oder relative Größen, z.B. Kopfköhenfaktor vorgegeben werden. Für Schneidräder ist ebenfalls die Eingabe über Durchmesser möglich. Nur die "manuelle" Eingabe von Werkzeugen ist möglich.
...
¶ Ergebnisse
¶ Feature Plan
Geplante Funktionalitäten für nachfolgende Versionen:
- Erweiterung der Ausgaben.
- Weitere Szenarien für die Berechnung des Achsabstandes und der Profilverschiebungen, z.B. nach DIN 3992, gleiches spezifisches Gleiten am Kopf oder am Fuß, gleiche Hertz'sche Pressung am Zahnfuß, aus Messgrößen.
- Berücksichtigung des Radius' am Werkzeug, angelehnt an DIN 3972.
- Implementierung der Werkzeuggeometrie nach DIN 3972
- Zusätzlicher Kopfkantenbruch am Zahnrad
- Berechnung der Fahrbahn des Kopfes bezogen auf dem Fuß des Wälzpartners (Prüfung auf Eingriffstörung)
- Innenverzahnungen
- Planetenstufen
- Räderketten
- DXF-Export der Kontur (alle Knoten / optimiert für CAD)
- Berechnung des Zahnrades anhand Bezugsprofil (ohne Werkzeug)
- Implementierung von Profilwerkzeugen
- Optionale Eingabe einer Vollausrundung am Werkzeugkopf
- Möglichkeit zur Eingabe eines dritten Werkzeuges
- Geometrische Auslegung eines vollständigen Schneidrades (3D)
- Prüfung der Gültigkeit der Werkzeugeingabe
- Implementierung von Kreuzeingriff bei der Bearbeitung (Wälzschälen, Skiving)
- Asymmetrische Verzahnungen
- Flankenkorrekturen am Werkzeug berücksichtigen
- Berechnung der spezifischen Gleitgeschwindigkeiten
- 3D CAD-Export
- Werkzeuge mit negativer Kopf- bzw. Fußhöhe