The proposal of cycloid profile for splined couplings

The purpose of this thesis is to propose a new design that feasible to replace the involute profiled splined couplings. This proposal is made by investigating the material, mechanical, and design properties of the splined couplings. The failure reasons have been obtained as main types of failure in splined couplings are fretting, plain fatigue, and tooth breakages. With respect to the background research, epicycloid profile has been chosen to eliminate the risks of failure. Involute profile and epicycloid profiles are designed from various software programs, and the solid parts are modelled in CATIA. The 2D tooth profiles have been analysed in ANSYS by giving the same material specifications, and same torques. To compare the two epicycloid profiles, the eccentricity value has been decreased. The analysis results show as epicycloid profile splined couplings are 4 times strengthful than the involute profile splined couplings. Moreover, the notch effects occurred on involute profile couplings have been eliminated in the epicycloid profile design. It has been observed that the stress distribution in the epicycloid profile is more homogeneous. Decreasing the eccentricity reflects the results as the equivalent stress has been distributed to wider areas of the tooth.

Lo scopo di questa tesi è proporre un nuovo design che possa sostituire i giunti scanalati profilati ad evolvente. Questa proposta viene fatta studiando il materiale, le proprietà meccaniche e di progettazione dei giunti scanalati. Le ragioni del cedimento sono state ottenute poiché i principali tipi di cedimento nei giunti scanalati sono l'usura, la semplice fatica e la rottura dei denti. Rispetto alla ricerca di fondo, il profilo epicicloidale è stato scelto per eliminare i rischi di fallimento. Il profilo ad evolvente e i profili epicicloidali sono progettati da vari programmi software e le parti solide sono modellate in CATIA. I profili dei denti 2D sono stati analizzati in ANSYS fornendo le stesse specifiche del materiale e le stesse coppie. Per confrontare i due profili epicicloidali, il valore di eccentricità è stato diminuito. I risultati dell'analisi mostrano che i giunti scanalati a profilo epicicloidale sono 4 volte più resistenti dei giunti scanalati a profilo evolvente. Inoltre, gli effetti di intaglio verificatisi sugli accoppiamenti del profilo ad evolvente sono stati eliminati nella progettazione del profilo epicicloidale. È stato osservato che la distribuzione delle sollecitazioni nel profilo epicicloidale è più omogenea. La diminuzione dell'eccentricità riflette i risultati poiché lo stress equivalente è stato distribuito su aree più ampie del dente.