A handheld heavy-duty nut runner, commonly used to assemble windmills and oil pipe lines, and capable of producing 4100 Nm of torque, experiences low cycle fatigue and usually fails after 20 000 cycles at the specified torque. A full assembly Finite element model of the last stage of the four-stage planetary gearbox is constructed and simulated over one complete load cycle. The results from the simulation is compared with, and used to verify a KISSsoft simulation of the same model. Using the Finite Element model, a parametric optimization is performed using a full factorial design. The results show that misalignment issues are difficult to prevent due to the planetary gearbox design. Comparing the two models shows similar characteristics and stress levels but that local differences are common. A proposed design improvement results in better load distribution in the planet – ring interaction, which was previously impaired compared to the planet – sun interaction due to deformation induced misalignment. The result shows that by balancing the rotational stiffness of the side 1 and side 2 carrier pin mountings, it is possible to reduce the contact misalignment and improve the load distribution in the gearbox. / En handhållen mutterdragare vars användningsområde innefattar bland annat montering av vindkraftverk och oljeledningar, producerar ett vridmoment om 4100 Nm. På grund av det här havererar vanligtvis verktyget av utmattning vid ca 20 000 cykler, något som tros vara kopplat till vinkelfel som uppkommer vid deformation av verktygets växellåda. Vinkelfelen resulterar i att lastfördelningen mellan kugghjulen blir skev och spänningskoncentrationer uppstår. Finita elementmetoden används för att undersöka uppkomsten av vinkelfelen och en komplett modell av hela det sista steget i den fyrstegade planetväxellådan undersöks. Simuleringen jämförs med en liknande modell i KISSsoft, dels för att bekräfta resultatet från simuleringen, dels för att undersöka skillnader och svagheter i de båda modellerna. FE-modellen används även för att bygga upp en parametrisk optimering baserat på faktoriell design. Resultatet visar att vinkelfel är svårt att motverka på grund av växellådans design och konfiguration. Jämförelsen av de två simuleringsmodellerna uppvisar liknande karaktärsdrag och spänningsnivåer men att lokala skillnader finns mellan de båda modellerna. Optimeringen resulterar i en föreslagen designförändring som visar sig förbättra lastfördelningen i planet – ring – interaktionen utan att påverka lastfördelningen i planet – sol – interaktionen. Det här är att föredra eftersom lastfördelningen mellan planet och sol är bättre än lastfördelningen mellan planet och ring. Resultatet visar också att det är möjligt att minimera vinkelfelet mellan kontaktytorna, och förbättra lastfördelningen i växellådan genom att balansera rotationsstyvheten på var sida om planeten i planetbäraren.

The topic of this thesis is the designing of two load bearing surfaces in a modern high-speed steam expander. One of the surfaces is a synchronizing gear structure and the other a conical surface. The goal besides the design is to calculate the contact pressure these surfaces experience during operation. This is achieved by using a machine element design software called KISSsoft for the gear’s more complex geometry. The design process for the conical surfaces is based on analytical calculations that utilizes Hertzian contact theory and the contact pressures the designs amount to is investigated by the use of FEA. The designing process used for the surfaces with regards to placement and geometry resulted in two different concepts. The main difference between the two resulting concepts were how the surfaces were located relative to each other. The gear structure for both concepts were so-called spiral bevel gears, which are conical gears with spiral teeth. The conical surfaces of each concept utilizes crowing of one of the surfaces. The crowing was deemed as a necessary design detail and the magnitude of the crowning radius was used to control the resulting contact pressure. / Ämnet för denna avhandling är utformningen av två lastbärande ytor i en högvarvig modern ångmotor. En av ytorna är en synkroniserande kuggkonstruktion och den andra en konisk yta. Målet förutom utformningen är att beräkna det kontakttryck som dessa ytor upplever under drift. Detta uppnås genom att använda en mjukvara som är specialiserat på design av maskinelement som heter KISSsoft för kuggkonstruktionens mer komplexa geometri. Designprocessen för de koniska ytorna är baserad på analytiska beräkningar som använder Hertz kontaktteori och kontakttrycken i dessa ytor undersöks närmare med hjälp av FEA. Designprocessen som användes for placeringen av ytorna men också deras geometri resulterade i två vinnande koncept. Den största skillnaden mellan dessa koncept var hur ytorna är placerade relativt till varandra. Kuggkonstruktionen var för båda koncepten koniska kuggväxlar med spiralformade tänder. De koniska ytorna for båda koncepten använde bombering av en av ytorna. Bomberingen ansågs som ett nödvändigt detalj i utformningen and dess krökningsradie kunde användas för att kontrollera kontakttrycket mellan ytorna.

Informationen des Universitätsrechenzentrums

Arbetets syfte är att undersöka hur en planetväxel kan optimeras med avseende på kostnad och momentöverföringskapacitet då det konceptuella balanseringssystemet skapat av Swepart Transmission AB appliceras på en planetväxel. Arbetet undersöker även huruvida höghållfasta stål kan användas för att optimera en planetväxel ytterligare. Planetväxlarna i detta arbete genererades i programvaran KISSsoft och 3D-modeller av dessa planetväxlar skapades i SolidWorks. Olika tillverkningsfel introducerades i en planetväxel och dess inverkan på lastfördelningen mellan planethjulen samt balanseringsystemets förmåga att reducera dessa fel undersöktes med hjälp av programvaran MSC Adams. Resultatet från undersökningarna i MSC Adams användes sedan för att optimera planetväxlarna. För planetväxlarna utfördes slutligen en mass- och kostnadsjämförelse för att undersöka hur konkurrenskraftig en planetväxel med Sweparts balanseringssystemet är jämfört med dagens konventionella planetväxlar.

Informationen des Universitätsrechenzentrums:Sicherheit der zentralen Webserver PROWeb-Dienst erneuert Windows 7 Versionsverwaltung mit SVN Kurzinformationen: Speicherdienste: Senkung der Kostenbeteiligung, Erneuerung Drucktechnik in Campusbibliotheken, Sehbehinderten-Arbeitsplatz in der UB, Neue PC-Technik in den Campusbibliotheken Software-News: Softwarebedarf in Pools für 2010 anmelden, KISSsoft Studentenlizenzen, Neue Handbücher eingetroffen