Autor: Sebastian Wiesker

Kurzfassung Mit Hilfe von ebenen Kurvengetrieben lassen sich komplexe Bewegungsabläufe generieren. Dazu wird eine rotierende Kurvenscheibe von einem Eingriffsglied abgetastet. Um den Kontakt zwischen Kurvenscheibe und Eingriffsglied reibungs- und verschleißarm zu gestalten, kommen u. a. nadelgelagerte Stützrollen zum Einsatz. Liegt zwischen den Rotationsachsen der Kontaktpartner ein Winkelversatz vor, werden Axialkräfte generiert, die im System abgestützt werden müssen. In der vorliegenden Arbeit werden grundlegende Untersuchungen zum Axialschubverhalten nadelgelagerter Stützrollenkontakte vorgestellt. Dazu wird das System auf einen idealisierten Fall reduziert, in dem die Kurvenscheibe kreiszylindrisch ausgeführt ist. Auf Basis dieses Modellfalls werden sowohl experimentelle Untersuchungen als auch Mehrkörpersimulationen (MKS) durchgeführt, um die Einflüsse der Randbedingungen auf das Axialschubverhalten zu zeigen. Für die experimentellen Untersuchungen kommt ein Prüfstand zum Einsatz, der die Einstellung definierter Winkelfehler im Scheibe-Rolle Kontakt ermöglicht. Es werden die Axialkräfte an verschiedenen Rollentypen ermittelt. Die Simulationsmodelle basieren auf den am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik der Technischen Universität Kaiserslautern etablierten MKS Modellen zur Wälzlagersimulation. Zur detaillierten Analyse der am Prüfstand beobachteten Zusammenhänge werden die vorhandenen Modelle u. a. um Elemente zur Abbildung von Axialkontakten erweitert. Zudem wird ein Verfahren vorgestellt, das die experimentellen Ergebnisse als Datenbasis zur Ermittlung der Mischreibungsparameter nutzt. Die erzielten Ergebnisse sind plausibel. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation. Darüber hinaus werden mit Hilfe der MKS die Ursachen experimenteller Beobachtungen aufgezeigt. Durch die parallele Auswertung des Scheibe-Rolle Kontaktes und der Dynamik der Nadellagerung wird das Betriebsverhalten ganzheitlich erläutert. II Abstract Complex motion sequences can be generated by plane cam gears. For this purpose, a follower rides on a rotating cam disk. Needle bearing yoke type track rollers are used to ensure low-friction and low-wear contact between the cam and the follower. If there is an angular offset between the rotational axes of the contact partners, axial forces are generated, that must be supported in the system. This thesis presents fundamental investigations of the axial thrust behavior of yoke type track roller contacts with needle bearings. Therefore, the system is reduced to an idealized case with a cylindrical cam disk profile. Based on this model case, both experimental investigations and multi-body simulations (MBS) are carried out, in order to show the influences of the boundary conditions on the axial thrust behavior. For the experimental investigations, a test rig is used which allows to operate the discroller contact under defined angular errors. The axial forces of different roller types are determined. The simulation models are based on the MBS models for rolling bearing simulation established at the Chair for Machine Elements, Gears, and Transmissions at the Technische Universität Kaiserslautern. For a detailed analysis of the phenomena observed on the test rig, the existing models are extended by elements for the calculation of axial contacts, among others. In addition, a method to determine the mixed friction parameters is presented. They are derived from the database of the experimental results. The results obtained in the investigations are plausible. A good agreement between experiment and simulation was found. Furthermore, the root cause of phenomena observed in the experiments can be explained by MBS. The parallel evaluation of the disc-roller contact and the dynamics of the needle roller bearing provides a holistic explanation of the operating behavior.