Direct Gear Design – Alexander L. Kapelevich – 1st Edition

Descripción

“Direct Gear Design” es una obra que introduce un enfoque innovador en el diseño de engranajes, alejándose de las proporciones estándar de los dientes para maximizar el rendimiento en aplicaciones específicas. Alexander L. Kapelevich, con más de 40 años de experiencia en el campo, desarrolla el método de Diseño Directo de Engranajes, que ha demostrado aumentar la capacidad de carga, eficiencia y reducir el tamaño y peso de las transmisiones.

El texto explora el uso de engranajes asimétricos y materiales como metal en polvo y plásticos, proporcionando una visión integral de las tecnologías de fabricación y métodos de medición de engranajes personalizados. Es una guía esencial para ingenieros que buscan innovar en sistemas de engranajes de alto rendimiento.

Durante las últimas décadas, el desarrollo de engranajes se ha centrado en mejoras en materiales, tecnología de fabricación y herramientas, tratamiento térmico y recubrimientos y lubricantes. Por el contrario, los métodos de diseño de engranajes han permanecido congelados en el tiempo, ya que la gran mayoría de los engranajes están diseñados con proporciones de dientes estándar. Esta estandarización excesiva limita significativamente el rendimiento potencial de las transmisiones por engranajes personalizadas, especialmente en aplicaciones aeroespaciales o automotrices exigentes.

Es por esto que Direct Gear Design es un texto novedoso que presenta un enfoque de diseño de engranajes alternativo para maximizar el rendimiento de la transmisión por engranajes en aplicaciones de engranajes personalizados. Desarrollado por el autor, el método Direct Gear Design® se ha implementado con éxito en una amplia variedad de transmisiones de engranajes personalizadas durante los últimos 30 años. Los resultados son un rendimiento maximizado de la transmisión por engranajes, una mayor capacidad de carga y eficiencia de la transmisión y un tamaño y peso reducidos. Este libro explica el método claramente, lo que facilita su aplicación al diseño real de engranajes.

Ver más
  • 1 Historical Overview
    1.1 Direct Gear Design® Origin
    1.2 Gear Design Based on Rack Generating Technology
    1.3 Gear Design without Rack Generation
    1.4 Gears with Asymmetric Teeth

    2 Macrogeometry of Involute Gears
    2.1 Involute Tooth Parameters
    2.1.1 Symmetric Gear Teeth
    2.1.2 Asymmetric Gear Teeth
    2.2 Gear Mesh Characteristics
    2.2.1 Symmetric Gearing
    2.2.2 Asymmetric Gearing
    2.2.3 Contact Ratio for Helical Gears
    2.3 Pitch Factor Analysis
    2.4 Application of Direct Gear Design for Different Types of Involute Gears

    3 Area of Existence of Involute Gears
    3.1 Area of Existence of Symmetric Gears
    3.1.1 Pressure Angle Isograms
    3.1.2 Transverse Contact Ratio Isograms
    3.1.3 Interference Isograms
    3.1.4 Pitch Point Location Isograms
    3.1.5 Performance Parameters’ Isograms
    3.1.6 Area of Existence and Gear Tooth Profiles
    3.1.7 Areas of Existence for Gear Pairs with Different Relative Tooth Tip Thicknesses
    3.1.8 Areas of Existence for Gear Pairs with Different Numbers of Teeth
    3.2 Area of Existence of Asymmetric Gears
    3.2.1 Area of Existence and Gear Tooth Profiles
    3.2.2 Areas of Existence for Gear Pairs with Different Asymmetry Factors
    3.3 Area of Existence and Pitch Factors
    3.4 Application of Area of Existence

    4 Involute Gearing Limits
    4.1 Number of Teeth
    4.1.1 Symmetric Gearing
    4.1.2 Asymmetric Gearing
    4.2 Pressure Angle
    4.3 Contact Ratio
    4.4 Practical Range of Involute Gear Parameters

    5 Tooth Geometry Optimization
    5.1 Involute Profile Optimization
    5.1.1 Gear Pair Size Reduction
    5.1.2 Asymmetry Factor Selection
    5.1.3 Mesh Efficiency Maximization
    5.2 Tooth Modeling and Bending Stress Calculation
    5.3 Root Fillet Optimization
    5.3.1 Root Fillet Optimization Method
    5.3.2 Fillet Optimization Analysis
    5.3.3 Benefits of Fillet Optimization
    5.4 Bending Strength Balance
    5.5 Final Stress Definition

    6 Gear Design Details
    6.1 Gear Transmission Density Maximization
    6.1.1 Introduction of Volume Function
    6.1.2 Volume Functions for Two-Stage Gear Drives
    6.1.3 Internal Gear Ratio Optimization
    6.2 High Gear Ratio Planetary Drives
    6.2.1 One-Stage Arrangements
    6.2.2 Two-Stage Arrangements
    6.3 Self-Locking Gears
    6.3.1 Self-Locking Conditions
    6.3.2 Self-Locking Gear Design
    6.4 Plastic Gear Design Specifics
    6.4.1 Polymer Benefits and Limitations
    6.4.2 Direct Gear Design of Polymer Gears
    6.4.3 Metal-to-Plastic Conversion
    6.5 Gear Tooth Profile Modeling

    7 Tolerancing and Tolerance Analysis
    7.1 Gear Specification
    7.2 Accuracy Selection
    7.3 Tolerance Analysis

    8 Gear Fabrication Technologies and Tooling
    8.1 Gear Machining
    8.1.1 Form Machining
    8.1.2 Generating Machining
    8.1.3 Contour Machining
    8.2 Gear Forming

    9 Gear Measurement
    9.1 Measurement over (between) Balls or Pins
    9.1.1 Spur Gears
    9.1.2 Helical Gears
    9.2 Span Measurement
    9.3 Composite Gear Inspection
    9.4 Elemental Gear Inspection

    10 Comparison of Traditional and Direct Gear Design
    10.1 Comparable Geometry and Stress Analysis
    10.2 Gear Testing Results Comparison
    10.2.1 Test Specimen Design and Analysis
    10.2.2 Test Specimen Manufacturing
    10.2.3 Test Arrangement and Procedure
    10.2.4 Test Results
    10.2.5 Results Analysis
    10.2.6 Testing Results Conclusion
    10.3 Design Method Selection

    11 Implementation Examples
    11.1 Speed Boat Gearbox
    11.1.1 Gear Design
    11.1.2 Gear Fabrication
    11.1.3 Gearbox Performance Testing
    11.2 Turboprop Engine Gearbox
    11.3 Seed Planter Gearboxes
    References
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