Vol.6, No 1, 2007 pp. 131-143
UDC 62-233.3:539.41:519.6(045)=111
3D SPUR GEAR FEM MODEL FOR THE NUMERICAL CALCULATION OF FACE LOAD FACTOR 
Ivana Atanasovska1, Vera Nikolić-Stanojević2
1Institut IMS a.d., Bulevar vojvode Mišića 43, 11000 Belgrade
e-mail: iviatanasov@yahoo.com.
2Faculty of Mechanical Engineering, The University of Kragujevac, Sestre Janjić 6, 34000 Kragujevac
e-mail: vnikolic@knez.uis.kg.ac.yu
Abstract. The aim of this paper is to give a new viewpoint in face of load factor calculation as a part of spur gears load capacity calculation. The described method utilize numerical Finite Element Method models for calculation of stress and deformation values and one completely new access in face of load factor determination.
With the emphasis on this, a very complex problem of load distribution in gear pair mesh is first described by authors. In accordance with the analysis of mathematical solution the authors developed 3D finite element (FEM) model for simultaneously monitoring strain and stress state of teeth’s flanks, teeth’s roots and parts of gears. The special types of contact finite elements that define contact of two deformable bodies are used for teeth’s flanks contact simulation. One particular part of paper is devoted to solution of the load distribution over gear facewidth when initial mesh misalignment is taken into consideration. The analysis of obtained numerical results shows that the developed models are very appropriate for research of the described problem.The conclusions that resulted from the analysis of numerical results are one new step and different aspect in the calculation of face load factor for spur gears.
Key words: spur gears, load distribution, Finite Element Method, contact strain
3D MKE MODEL ZUPČANIKA SA PRAVIM ZUPCIMA ZA NUMERIČKI PRORAČUN FAKTORA RASPODELE OPTEREĆENJA DUŽ DODIRNE LINIJE
Cilj ovog rada je da prikaže novi pristup u proračunu faktora raspodele opterećenja duž dodirne linije zubaca, koji je sastavni deo proračuna nosivosti evolventnih cilindričnih zupčanika sa pravim zupcima. Opisana metoda koristi numeričku metodu konačnih elemenata (MKE) i jedan potpuno novi pristup u pogledu određivanja faktora raspodele opterećenja duž dodirne linije.
U tom cilju, prvo je opisan kompleksni problem raspodele opterećenja u sprezi zupčastog para. U skladu sa analizom prikazanog matematičkog rešenja, autori su razvili 3D MKE model za istovremeno praćenje stanja napona i stanja deformacije i spregnutih bokova zubaca, podnožja zubaca i delova tela zupčanika. Za simulaciju kontakta bokova zubaca korišćeni su specifični kontaktni konačni elementi koji definišu kontakt dva deformabilna tela. Jedan deo rada posvećen je rešavanju raspodele opterećenja duž dodirne linije zubaca sa uzimanjem u obzir postojanja odstupanja u sprezi.
Analiza dobijenih numeričkih rezultata pokazuje da su razvijeni modeli veoma prikladni za istraživanje opisanog problema. Zaključci koji su dobijeni predstavljaju korak napred i novi aspekt u proračunu faktora raspodele opterećenja duž dodirne linije kod cilindričnih evolventnih zupčanika sa pravim zupcima.
Ključne reči: zupčanici, raspodela opterećenja, metoda konačnih elemenata, kontaktna naprezanja