Analysis of contact and bending stresses in gearbox switching under load

The work analyses contact stresses that occur within the active surface of toothed gears as well as bending stresses that take place at the tooth root. Contact stresses have been designated at the beginning of the single-tooth engagement area within the pitch point and in the end of single-tooth engagement area. Designation of bending stresses at the tooth root has been made by applying the interteeth force to the external point of single-tooth engagement. The calculated numerical values of contact and bending stresses were compared to fatigue contact durability σ_{H lim}&enspand fatigue bending strength σ_{H lim} lim that were obtained experimentally. Calculations of contact stresses and bending stresses were done with multi-criterion optimisation, which makes it possible to select such geometrical parameters of toothed gears that allow utilizing fatigue durability σ_{H lim}&enspand&ensp σ_{F lim}&ensp in reference to a given material and technology of manufacturing toothed gears.

W pracy dokonano analizy naprężeń kontaktowych występujących na wysokości czynnej zębów kół zębatych oraz naprężeń zginających u podstawy zęba. Naprężenia kontaktowe wyznaczano na początku strefy jednoparowego zazębienia, w biegunie zazębienia oraz w końcu strefy jednoparowego zazębienia. Wyznaczenia naprężeń zginających u podstawy zęba dokonano, przykładając siłę międzyzębną w zewnętrznym punkcie jednoparowego zazębienia. Obliczone wartości liczbowe naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających odnoszono do wyznaczonych doświadczalnie wartości zmęczeniowej wytrzymałości kontaktowej σ_{H lim}&ensp i zmęczeniowej wytrzymałości na zginanie σ_{F lim}. Przy obliczaniu naprężeń kontaktowych i naprężeń zginających stosowano optymalizację wielokryterialną dającą możliwości doboru takich parametrów geometrycznych kół zębatych, które umożliwiają wykorzystanie zdolności wytrzymałości zmęczeniowej σ_{H lim}&enspi&enspσ_{F lim}&enspw odniesieniu do określonego materiału i określonej technologii wytwarzania kół zębatych.