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29 March 2024
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29 March 2024
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Abstract
Keywords:
1. Introduction
1.1. Profile Geometry
- r: nominal radius;
- fx1(e0) … fxi(e0) and fy1(e0) … fyi(e0): single eccentricities as functions of the main eccentricity e0;
- α1… αi: functions of the parameter angle t and the number of corners n.
2. Numerical Investigations of Static Torsional Load
2.1. FE Model Structure
| No. | geometry | boundary conditions |
| 1 | nodes on end face of shaft | ux=uy=0 |
| 2 | nodes on end face of shaft | ux=uy= uy =0 |
| 3 | nodes on outer diameter of the hub | torsional moment Mt) |
| 4 | contact surface | µ = 0,12 |
- -
- Von Mises stress σv,mises;
- -
- Maximum principal stress σ1;
- -
- Contact normal stress σnn.
2.2. Load Condition in the Connection with Smooth Profile Shaft
2.3. Superimposed Influence of the Hub Edge and the Shaft Shoulder
3. Experimental Investigations
3.1. Test Bench and Test Parameters
3.2. Influence of a Shaft Shoulder on the Dynamic Transmission Capacity
3.3. Interference between Shaft and Hub
4. Epi- and Hypotrochoidal Connections with Stepped Shaft
4.1. Geometry of Specimen
4.2. Dynamic Strength under Swelling Torsion
5. Conclusion and Outlook
6. Formula Symbols
| a | Distance of the hub edge to the shaft shoulder |
| A | Surface area |
| da | Tip diameter |
| daN | Outer diameter of the hub |
| di | Root diameter |
| e | Eccentricity |
| e0 | Main eccentricity |
| e1… ei | Single eccentricity |
| lF | Joining length |
| L | Arc length |
| Mt | Torsional moment |
| Mta | Torsional moment amplitude |
| n | Number of corners |
| N | Number of load cycles |
| NG | Limit number of load cycles |
| QA | Diameter ratio |
| r | Nominal radius |
| rs | Fillet radius |
| R | Stress ratio (min/max) |
| t | Parameter angle |
| T | Idealized zero fit |
| ux,y,z | Displacements in the spatial directions |
| U | Interference fit |
| x | Cartesian coordinate |
| y | Cartesian coordinate |
| βτ | Notch coefficient |
| µ | Coefficient of friction |
| ξ | Related oversize |
| σnn | Contact normal stress |
| σv,mises | Von Mises stress |
| σ1 | Maximum principal stress |
| τta | Torsional stress amplitude |
| τtADK | Fatigue strength |
| ω | Running coordinate |
Acknowledgments
References
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| Profile type | H-Profil | E-Profil |
| Nominal Profile Radius r | 18.181 mm | 18.824 mm |
| Eccentricity e | 1.818 mm | 1.177 mm |
| Number of corners n | 3 | 3 |
| Tip diameter da | 40.00 mm | 40.00 mm |
| Root diameter di | 32.73 mm | 35.29 mm |
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