Auf der Suche nach immer kompakteren koaxialen Getrieben für kleine Antriebe steht eine neue Bauweise bereit. Der Foliensatz stellt kurz die Baugruppen eines solchen Getriebes vor und klärt über einige der Herausforderungen auf, die die Entwicklung beeinflussen. Weiterhin wird auf die Berechnung der verbauten Hypoidzahnradstufe eingegangen. Die Berechnung der Zahngeometrie ausgehend von den Wälz-Gleit-Körpern wird losgelöst von den Einschränkungen betrachtet, die herkömmliche Serienfertigungsverfahren mit sich bringen. Ausblickend werden die Entwicklungsschritte umrissen, die zunächst zum Prototyp und darüber hinaus zur Serienreife führen.

Im Maschinen- und Fahrzeugbau wird die erfolgreiche Auslegung komplexer Antriebssysteme zunehmend durch leistungsfähige Simulationstechniken unterstützt. Das dynamische Zusammenspiel von verschiedenartig aufgebauten und miteinander vernetzten Teilsystemen aus unterschiedlichen physikalischen Domänen kann ausschließlich durch eine ganzheitliche Systembetrachtung untersucht und optimiert werden. Hierbei stehen besonders die Funktion, Effizienz und Prozesssicherheit in der Produktherstellung im Vordergrund. Dieser Beitrag beinhaltet die Entwicklung von Bibliothekselementen zur effektiven Simulation von Band- und Koppelgetrieben innerhalb einer Simulationsumgebung. Mit einem speziell für ebene Mechanismen erarbeiteten seriellen Schnittstellenkonzept lassen sich innerhalb kurzer Zeit beliebige Getriebestrukturen frei zu einem vollständigen Antriebssystem aufbauen. Mit den neu geschaffenen Elementen können neben den allgemein bekannten Getriebeaufbauten auch Bandgetriebe modelliert werden, bei denen ein Zugmittel über Unrundscheiben, lose und feste Rollen, durch eine Abzugsdüse oder sogar über Glieder von Koppelgetrieben geführt wird. Zudem wird ein praktikables Verfahren zur Maßsynthese von Ausgleichsmechanismen mit Feder-Bandgetrieben vorgestellt sowie ein vollständiges Bewertungskriterium, das eine sichere Aussage über die physikalische Existenz einer berechneten Bandkurvenscheibenkontur hinsichtlich Stetigkeit und Konvexität zulässt. Abschließend wird anhand von Beispielen die Leistungsfähigkeit der neuen Elemente im Kontext der Gesamtsimulation demonstriert. / This paper shows the development of library elements for effective simulation of planar band mechanism and linkage gears. A specially design concept for planar mechanisms interface is able to save modelling time to build up multiple transmission structures for a complete drive system. Only by a few steps band transmissions can be modeled in which a band winded on cam discs as well as loose and fixed pulleys, eyelets of textile machines or even guided by a couple point of a linkage gear.

Nowadays, increasing pressure from legislation and customer demands in the automotive industry are forcing manufacturers to produce greener vehicles with lower emissions and fuel consumption.As a result, electrified and hybrid vehicles are a growing popular alternative to traditional internal combustion engines (ICE). The noise from an electric vehicle comes mainly from contact between tyres and road, wind resistance and driveline. The noise emitted from the driveline is for the mostpart related to the gearbox. When developing a driveline, it is a factor of importance to estimate the noise radiating from the gearbox to achieve an acceptable design.Gears are used extensively in the driveline of electric vehicles. As the gears are in mesh, a main intrusive concern is known as gear whine noise. Gear whine noise is an undesired vibroacoustic phenomenon and is likely to originate through the gear contacts and be transferred through themechanical components to the housing where the vibrations are converted into airborne and structure-borne noise. The gear whine noise originates primarily from the excitation coming from transmission error (TE). Transmission error is defined as the difference between the ideal smoothtransfer of motion of a gear and what is in practice due to lack of smoothness.The main objective of this study is to simulate the vibrations generated by the gear whine noise in an electric powertrain line developed by AVL Vicura. The electric transmission used in this study provides only a fixed overall gear ratio, i.e. 9.59, under all operation conditions. It is assumed thatthe system is excited only by the transmission error and the mesh stiffness of the gear contacts. In order to perform NVH analysis under different operating conditions, a multibody dynamics model according to the AVL Excite program has been developed. The dynamic simulations are thencompared with previous experimental measurements provided by AVL Vicura.Two validation criteria have been used to analyse the dynamic behaviour of the AVL Excite model: signal processing using the FFT method and comparison with the experimental measurements.The results from the AVL Excite model show that the FFT criterion is quite successful and all excitation frequencies are properly observed in FFT plots. Nevertheless, when it comes to the second criterion, as long as not all dynamic parameters of the system such as damping or stiffnesscoefficients are provided with certainty in the model, it is too difficult to investigate the accuracy of the AVL Excite model. Another investigation is a numerical design study to analyses how the damping coefficients influence the response. After reducing the damping parameters, the results show that the housing and bearings have the highest influence on the response. If more acceptable results are desired,future studies must be concentrated on these to obtain more acceptable damping values. / För närvarande tvingar ökat tryck från lagstiftning och kundkrav inom bilindustrin tillverkarna attproducera grönare fordon med lägre utsläpp och bränsleförbrukning. Som ett resultat ärelektrifierade och hybridfordon ett växande populärt alternativ till traditionellaförbränningsmotorer (ICE). Bullret från ett elfordon kommer främst från kontakten mellan däckoch väg, vindmotstånd och drivlinan. Bullret från drivlinan är i huvudsak relaterat till växellådan.Vid utveckling av en drivlina är det av betydelse att uppskatta bullret från växellådan för att uppnåen acceptabel design.Utväxlingar används i stor utsträckning i elfordons drivlina. Eftersom kugghjulen är i kontaktuppstår ett huvudproblem som är känt som ett vinande ljud från kugghjulskontakten.Kugghjulsljud är ett oönskat vibro-akustiskt fenomen och uppstår sannolikt på grund avkugghjulkontakterna och överförs via de mekaniska komponenterna till växellådshuset därvibrationerna omvandlas till luftburet och strukturburet ljud. Kugghjulsljudet härstammarhuvudsakligen från exciteringen som kommer från transmissionsfel (TE) i kugghjulskontakten.Överföringsfelet definieras som skillnaden mellan den ideala smidiga rörelseöverföringen hoskugghjulen och rörelsen som sker i verkligheten på grund av ojämnheter.Huvudsyftet med denna studie är att simulera vibrationerna som genereras avkugghjulskontakterna i en elektrisk drivlina utvecklad av AVL Vicura. Den elektriska drivlinan somanvänds i denna studie har endast ett fast utväxlingsförhållande, dvs 9,59, för alladriftsförhållanden. Det antas att systemet är exciterat endast av överföringsfelet och kugghjulensstyvhet i kuggkontakterna. För att kunna utföra NVH-analys under olika driftsförhållanden har enstelkroppsdynamikmodell utvecklats med hjälp av programmet AVL Excite. De dynamiskasimuleringarna jämförs sedan med tidigare experimentella mätningar som tillhandahålls av AVLVicura.Två valideringskriterier har använts för att analysera det dynamiska beteendet hos AVL Excitemodellen:signalbehandling med FFT-metoden och jämförelse med experimentella mätningar.Resultaten från AVL Excite-modellen visar att FFT-kriteriet är ganska framgångsrikt och allaexcitationsfrekvenser observeras korrekt i FFT-diagrammen. Men när det gäller det andra kriteriet,så länge som inte alla dynamiska parametrar i systemet, såsom dämpnings- ellerstyvhetskoefficienter, är tillförlitliga i modellen, är det för svårt att undersöka exaktheten hos AVLExcite-modellen.En annan undersökning som utförts är en numerisk designstudie för att analysera hurdämpningskoefficienterna påverkar responsen. Efter minskning av dämpningsparametrarna visarresultaten att växellådshus och lager har störst inflytande på resultatet. Om mer acceptabla resultatär önskvärda måste framtida studier koncentreras på dessa parametrar för att uppnå mer acceptabladämpningsvärden.

Ce travail de thèse, réalisé dans le cadre d’une collaboration avec la société Hispano-Suiza (groupe SAFRAN) porte sur la modélisation et l’analyse des vibrations et surcharges dynamiques sur les engrènements d’un réducteur aéronautique multi-étage constitué de plusieurs cascades d’engrènements situés dans des plans décalés. Une modélisation originale est proposée qui repose sur le couplage entre la résolution des équations du mouvement et la prise en compte des conditions de contact instantanées sur l’ensemble de tous les engrènements. Le modèle gère les phases relatives entre engrènements ainsi que l’influence des modifications de corrections de forme des dentures. En s’appuyant sur de nombreux exemples d’application, il est montré que des corrections de profil linéaires et symétriques adaptées permettent d’abaisser très sensiblement le niveau de surcharges dynamiques sur une plage de vitesse de rotation importante. Il est également confirmé que les efforts dynamiques sur les engrènements sont fortement corrélés aux amplitudes des variations temporelles des erreurs de transmission locales pour un fonctionnement quasi-statique sous charge. Considérant différentes architectures de transmissions, des optimisations conduites grâce à un algorithme génétique montrent que les paramètres optimaux de corrections de profil sont à choisir au voisinage d’une ‘courbe maîtresse modifiée’, initialement définie pour un seul engrènement et dont les propriétés semblent pouvoir être extrapolées à des systèmes avec plusieurs engrènements simultanés. Les résultats de simulations prouvent que l’ensemble des corrections sélectionnées sur les courbes maîtresses modifiées améliorent sensiblement le comportement dynamique des systèmes d’engrenages multi-étages. En revanche, pour des systèmes soumis à des niveaux de charge différents, des corrections optimales courtes semblent plus adaptées en termes de dynamique de l’engrènement tandis que des corrections optimales longues semblent plus efficaces en ce qui concerne le niveau de contraintes en pied de dents. / This research work, conducted in cooperation with Hispano-Suiza (SAFRAN group), is focused on the modelling and analysis of vibrations and dynamic loads in aeronautical multi-mesh gears comprising several spatial gear arrangements (idler gears, several pinions on one shaft). An original model is presented which relies on the simultaneous solution of the equations of motion and the instant contact conditions for all the tooth contacts and all the meshes. The phasing between the various meshes along with tooth shape modifications are integrated in the simulations. Based on a number of simulation results, it is shown that linear symmetric profile modifications can substantially reduce dynamic tooth loads over of broad range of speeds. It is also confirmed that dynamic mesh forces are strongly correlated with the time-variations amplitudes of local quasi-static transmission errors under load. Considering several gear arrangements, tooth profile optimisations have been performed using a genetic algorithm which indicate that optimum reliefs always lie in the vicinity of the so-called ‘modified Master Curve’ initially defined for a single pinion-gear pair. This finding suggests that the concept of Master Curve can probably be extended to more complex gear systems. The simulation results prove that all the optimal profile modifications on the Master Curve improve the dynamic tooth loading conditions in multi-mesh gears. However, for systems submitted to several load levels, short optimal reliefs seem preferable whereas long optimal reliefs are more effective in terms of root stresses.

Les principaux mécanismes d'amortissement présents dans les transmissions par engrenages sont étudiés, en se basant sur une analyse transitoire du problème de lubrification élasto-hydrodynamique dans les contacts linéiques. Plusieurs modèles linéaires sont proposés suite à de nombreuses simulations numériques, permettant de prédire l’amortissement du lubrifiant dans les différentes conditions de contact, y compris les situations des pertes de contact momentanées suivies d’impact. Un modèle dynamique d’engrenage à un seul degré de liberté est présenté qui combine les contributions diverses du lubrifiant à l'amortissement structurel représentatif de la dissipation interne des engrenages. Un certain nombre de comparaisons avec des résultats expérimentaux est présenté pour une gamme de conditions de fonctionnement et de géométries d'engrenages, qui prouve la capacité du modèle à reproduire proprement le comportement dynamique des engrenages droits. On montre que l'amortissement associé au lubrifiant contribue essentiellement lors des pertes de contact et des chocs entre dentures se produisant au voisinage des vitesses critiques. Le cas des engrenages hélicoïdaux est analysé différemment du fait de l’absence de perte de contact pour ce type d’engrenage. Un modèle tridimensionnel simple est ainsi développé qui prend en compte la dissipation des différents éléments de la transmission. Un nombre de résultats est présenté qui, d'abord, confirme la contribution majeure de l'engrènement à l'amortissement global des engrenages droits, et, dans un second lieu, montre que les paliers constituent la principale source d'amortissement dans les transmissions par engrenages hélicoïdaux. / The primary damping mechanisms present in geared systems are investigated based on a transient analysis of the elasto-hydrodynamic lubrication problem for line contacts. Several linear models are derived from extensive numerical simulations, which make it possible to simulate the damping caused by the lubricant squeezing by the teeth with and without momentary contact losses and impacts. A one-degree-of-freedom gear dynamic model is set up which combines these lubricant damping sources along with structural damping that reproduces the internal dissipation in gear elements. A number of comparisons with benchmark experimental evidence are presented for a range of operating conditions and gear geometries, which prove that the proposed approach is sound in the case of spur gears. It is shown that the damping associated with lubricant squeezing contributes for the most part when contact losses and shocks between the teeth occur at critical speeds. The case of helical gears is analyzed differently since no contact loss occurs for such gears. A simple three-dimensional model is thus developed which accounts for the dissipation in the mechanical parts surrounding the gears. A number of results are presented which, first, confirm the primary contribution of the gear mesh to the overall damping in spur gears, and second, show that bearings constitute the main source of damping in helical gears transmissions.

La détection et le diagnostic des défauts d’engrenages ont été traditionnellement basés sur l'analyse des signaux vibratoires et acoustiques. Mais, ces méthodes peuvent être coûteuses suite aux difficultés techniques de mise en œuvre de capteurs sur des pièces en rotation. Dans ces travaux de thèse, une méthode originale de détection de défauts locaux dans des engrenages entraînés par des moteurs électriques est proposée en se basant sur le suivi des courants statoriques. Le système électromécanique est simulé numériquement en combinant un modèle électrique dynamique de moteurs asynchrones (modèle de Kron et modèle des réseaux de perméances) et un modèle mécanique dynamique d’engrenages droits et hélicoïdaux incluant les arbres et les paliers. Certains défauts classiques du moteur (excentricité du rotor) et des défauts d'engrenages (écaillages sur les flancs actifs de dentures) sont considérés et une technique itérative de résolution est présentée qui permet de résoudre le problème électromécanique couplé. De nombreux résultats sont présentés qui illustrent la possibilité et la sensibilité de détection de défauts d’engrenages par mesure de courants électriques sur le moteur. Sur la base de ces simulations, il est conclu que l’analyse de la signature des courants du moteur apparaît comme une méthode suffisamment précise pour détecter et surveiller les défauts locaux d’engrenage comme les écaillages. / The fault diagnosis in geared transmissions has been traditionally based on vibration monitoring but the implementation of sensors can be expensive and, in some applications, present technical difficulties. In this thesis, an original way of detecting faulty gears driven by electrical motors is proposed based on the monitoring of the motor currents. The corresponding electromechanical coupled system is numerically simulated by combining i) an electrical dynamic model of asynchronous motors (Kron’s model and permeance network model) and ii) a mechanical dynamic model of spur and helical gears (3D lumped parameter model) including the shafts and bearings. Some classic motor defects (rotor eccentricity) and gear faults (tooth spalls) are considered and an iterative solution technique is presented which makes it possible to solve the coupled electromechanical problem. A number of results are presented, which illustrate the possibility of tooth fault detection by stator current measurements with regard to the position and dimensions of the defect. Based on these simulations, it is concluded that motor current signature analysis can be a viable tool for the detection of localized gear faults such as tooth pitting.

Les engrenages spiro-coniques sont utilisés dans les transmissions de puissance nécessitant un renvoi d’angle, par exemple dans le domaine aéronautique ou automobile. Ces engrenages admettent des puissances et des vitesses importantes. La fabrication des engrenages spiro-conique est complexe. De nombreuses études ont été réalisées sur son optimisation pour définir les profils des dents en contacts. Des travaux existent également pour le dimensionnement statique des dentures. L’aspect dynamique est l’objectif du travail de cette thèse. Des approches théoriques et numériques, pour simuler les vibrations d’engrènement dans des couples spiro-coniques, sont présentées et discutées. Plusieurs modèles ont été développés : torsionnel et tridimensionnel, incluant la prise en compte de défauts de position et d’alignement. Un modèle original (tridimensionnel local), est proposé. Il repose sur des analyses quasi-statiques préalables. Il permet de suivre les évolutions des conditions de contact instantanées sur les flancs de denture. Une approche alternative est également présentée, qui conduit à construire des termes d’excitation globaux en termes d’erreurs de transmission et de raideurs d’engrènement, permettant ainsi de s’affranchir d’algorithmes de contact au cours de la résolution dynamique. Des comparaisons ont été menées avec des résultats quasi-statiques et dynamiques issus de la littérature. / Spiral bevel gears are employed in power transmissions which require motion transfer between crossed axes in aerospace and automotive applications for instance. Such gears can transmit large powers and high speeds. The manufacturing of spiral bevel gears is complex. A number of studies have been conducted in order to optimise the mating tooth flank geometry and the static load distribution on the teeth. The main objective of this work is to tackle the dynamic behaviour of spiral bevel gears. Several theoretical and numerical approaches aimed at simulating mesh vibrations are presented and commented upon. Several models have been developed which comprise torsional and three-dimensional models including the influence of position errors and misalignments. An original three-dimensional local model is set up which is based on prior quasi-static analyses and makes it possible to follow the instant contact conditions on the tooth flanks. An alternative formulation is also introduced which relies on global forcing terms derived from transmission errors together with mesh stiffness and does not necessitate the use of a contact algorithm when integrating the equations of motion. A number of comparisons with quasi-static and dynamic results from the literature are presented which illustrate the interest of the proposed methodology.

Title: The effect of material demands and socio-economic status of families on the choice of sport Objectives: Find out if material support in the form of renting hockey gear enables families to overcome the barrier of financial demands when choosing ice hockey as a sport for children. Using the material support may be related to level of socioeconomic status. Therefore, the dependence of using material support and level of the socioeconomic status will be examined. Results can be utilised for better planning of projects which aim at supporting and expanding the membership base of ice hockey or other sports. Methods: In the thesis secondary data analysis method will be used. Moreover, primary data will be collected, using quantitative method of questioning. Results: Failure to provide material support is not a significant barrier for choosing ice hockey as a sport for children. The possibility of material support rather allows parents to easily and quickly provide their kids with hockey equipment in one place. Thanks to this, their children can try ice hockey for the first time. Possibility of renting equipment free of charge means that parents do not primarily look for a reduction of costs on purchasing of hockey gear. The socio-economic status of families whose children play ice hockey is rather...

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This thesis studies the design of an electro-hydraulic landing gear and brakes control system of a trainer aeroplane. In the first part there is a basic draft of the landing gear kinematics and its loads during gear retraction, flight and landing. Braking conditions are also analysed. The thesis then focuses on the design of hydraulic circuits and their control. Simulations for studying the dynamic characteristics of the braking proportional valve and the course of plane braking were created in Simulink. There is also a brief section about reliability of the proposed system.