Reverse engineering of geometric design parameters using shape information of non‐standard spur gear

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Vol. 55; no. 5; pp. 641 - 649
• Main Authors: Kim, S.‐Y., Jun, Y.‐D., Park, S.‐Y., Go, B.‐C.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim Wiley Subscription Services, Inc 01.05.2024
• Subjects: Angles (geometry); Bend strength; Coordinate measuring machines; Design parameters; Finite element method; Gear teeth; Reverse engineering; Scanners; Spur gears
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.202400017

Abstract In this study, we conducted research on a method to reverse engineer geometric design parameters from the shape information of gears. The module and normal pressure angle were tracked using the bisection method, and the profile shift coefficient was extracted from the relationship between the working pitch circle diameter, center distance modification coefficient, and working pressure angle. It was confirmed that there are limitations to reverse engineering the shape using only a coordinate measuring machine or 3D scanner because various geometric information is additionally required to trace back the design requirements for gear strength. Finally, the gear tooth bending strength was calculated using finite element analysis and theoretical formula, and through this, the required level of gear strength design was inferred, and the verification of the gear reverse engineering method presented in this study was attempted. Translation abstract In dieser Studie haben wir eine Methode zum Reverse Engineering geometrischer Designparameter aus den Forminformationen von Zahnrädern untersucht. Der Modul und der Normaldruckwinkel wurde mit Hilfe des Bisektionsverfahrens verfolgt und der Profilverschiebungskoeffizient wurde aus der Beziehung zwischen dem Arbeitskreisdurchmesser, dem Achsabstandsänderungskoeffizienten und dem Arbeitsdruckwinkel extrahiert. Es wurde bestätigt, dass es Einschränkungen beim Reverse Engineering der Form nur mit einer Koordinatenmessmaschine oder einem 3D‐Scanner gibt, da zusätzlich verschiedene geometrische Informationen erforderlich sind, um die Konstruktionsanforderungen für die Zahnradfestigkeit zu ermitteln. Schließlich wurde die Biegefestigkeit der Zahnradzähne mithilfe einer Finite‐Elemente‐Analyse und einer theoretischen Formel berechnet. Daraus wurde das erforderliche Maß der Zahnradfestigkeit abgeleitet und eine Verifizierung der in dieser Studie vorgestellten Zahnrad‐Reverse‐Engineering‐Methode vorgenommen.