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Im Rahmen dieser Arbeit wird ein ganzheitlicher Ansatz zur betriebsfesten Auslegung und Prüfung von Zahnradgetrieben vorgestellt. Im Vordergrund stehen hierbei Betrachtungen bezüglich der Schadensarten Zahnfußbruch und Grübchen, welche bei Leistungsgetrieben häufig die maßgeblichen Ausfallmechanismen darstellen. Die theoretischen Betrachtungen zu betriebsfester Auslegung, zur Durchführung von verkürzten Lebensdauerversuchen sowie zur Ermittlung von Verzahnungskorrekturen bei Lastkollektivbelastung werden um experimentelle Untersuchungen an Standardverspannungsprüfständen zur Ermittlung der Restlebensdauer von vorgeschädigten Komponenten sowie zur Ermittlung von Schadenssummen in Lastkollektivversuchen ergänzt. Basierend auf all diesen Einzelschritten wird ein ganzheitliches Modell zur betriebsfesten Auslegung und Prüfung von Zahnradgetrieben abgeleitet und diskutiert. Dieses erweiterte Betriebsfestigkeitsmodell liefert einen wertvollen Beitrag zur gesamtheitlichen Analyse von Getriebesystemen im Entwicklungsprozess. Durch korrekte Anwendung der gezeigten Methoden und Berechnungsmodelle kann eine deutliche Zunahme der Leistungsdichte von Zahnradgetrieben, eine merkbare Reduktion der Time-to-market sowie eine erhebliche Steigerung der Zuverlässigkeit erzielt werden. In the scope of this work, a holistic approach for fatigue life design and testing of gearboxes under random load conditions is presented. The failure mechanisms pitting and tooth root breakage were considered particularly as they are typically the main damage mechanisms for power gearboxes. Theoretical approaches for fatigue life design, for performing shortened lifetime tests as well as for calculating tooth flank modifications for load spectra are supplemented by experimental investigations on FZG back-to-back test rigs regarding the evaluation of the remaining lifetime of pre-damaged components as well as for determining damage sums for load spectra test runs. Based on all these individual steps, a holistic model for fatigue life design and testing of gearboxes is derived and discussed. This extended fatigue life model provides a valuable contribu-tion for the holistic analysis of gearboxsystems within the development process. By applying the shown methods and calculation models properly, a significant increase of the power-to-weight ratio of gearboxes as well as a considerable reduction of the time-to-market and addi-tionally a substantial improvement of the reliability can be achieved. |
