Elliptical Gear Design, Manufacturing, Analysis and Elliptical Gear Based Industrial Applications


Creative Commons License

Pazarkaya İ., Yazar M., Özdemir A.

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi PART C: TASARIM VE TEKNOLOJİ, vol.10, no.3, pp.558-576, 2022 (Peer-Reviewed Journal)

Abstract

Elliptical gears are a specific type of gear used in situations where tooth profiles are arranged with equal steps on an ellipse and the driven shaft speed is desired to be changed within the same turn. The studies that covered elliptical gears focused on the design of tooth profiles, and the research increased on prototype manufacturing of elliptical gears. The elliptical gear tooth profile is developed based on the fact that the tooth profiles of elliptical gears are not identical to cylindrical gears and are obtained by shaping tooth flanks with involute curves by the rolling method on the section ellipse with a rack or cylindrical spur gear cutter. It has been determined that the use of CNC electrical discharge machining (EDM) in the manufacture of elliptical gears has preferably become the manufacturability of elliptical gears in standard modules by developing electronic gearboxes for hobbing machines. Elliptical gear pairs are used in different machines, mechanisms and equipment, especially flow meters, and pumps with elliptical gear pairs are widespread.In today's world, where energy efficiency is of utmost importance, it is necessary to measure the flow rates of high volumes of fluids accurately and precisely, as well as to eliminate the losses in fluid transfer. In this compilation study, the design of elliptical gears, traditional and non-traditional manufacturing methods, strength and vibration analyzes, and various industrial applications in the literature were evaluated, and the common result of the literary works was obtained. It is predicted that elliptical gears will be an indispensable part of many smart products that contain mechanical parts soon.

Eliptik dişliler, bir elips üzerine eşit adımlarla diş profillerinin dizildiği ve tahrik edilen mil hızının aynı dönüş içerisinde değiştirilmesi istenen durumlarda kullanılan özel bir dişli türdür. Eliptik dişliler üzerine yapılan çalışmaların diş profillerinin tasarımı üzerine yoğunlaştığı ve prototip imalatlarına yönelik araştırmaların arttığı görülmektedir. Eliptik dişlilerin diş profillerinin silindirik dişliler gibi özdeş olmayacağından hareketle geliştirilen eliptik dişlinin diş profili; kramayer veya silindirik düz dişli formlu kesicinin bölüm elipsi üzerinde yuvarlanma yöntemine uygun olarak evolvent eğriye sahip diş yanaklarının şekillendirilmesiyle elde edilmektedir. Eliptik dişlilerin imalatında CNC tel erozyon tezgahlarından faydalanmanın yaygınlaştığı, bununla birlikte azdırma tezgâhları için elektronik dişli kutuları geliştirilerek eliptik dişlilerin standart modülde imalatının da mümkün olduğu tespit edilmiştir. Eliptik dişli çiftleri farklı makine ve teçhizatta kullanılmakta, özellikle eliptik dişli çiftine sahip debimetre ve pompaların yaygınlaştığı görülmektedir. Enerji verimliliğinin son derece önem kazandığı günümüzde, yüksek miktardaki akışkanların debilerinin doğru ve hassas ölçülmesi, aynı zamanda akışkan transferindeki kayıpların da giderilmesi de gerekmektedir. Bu derleme çalışmasında eliptik dişlilerin tasarımı, geleneksel ve geleneksel olmayan imal usulleri ile imalatı, dayanım ve titreşim analizleri ve literatürde yer alan muhtelif endüstriyel uygulamaları gözen geçirilmiş ve çalışmanın ortak bulguları elde edilmiştir. Eliptik dişlilerin yakın gelecekte bünyesinde mekanik kısım barındıran birçok akıllı ürünün vazgeçilmez bir organı olacağı öngörülmektedir.