No description available.

Advanced technologies for the automotive industry require improved designed precision in different areas. Research is needed in order to meet customer demand and satisfaction to increase durability, efficiency, and reliability. That is why continuous development in transmission system has been an exciting topic for many years. The gears in the transmission system demand high resistance against repeated loads acting on the teeth and the ability to engage without energy loss. The intention is to support that effort by investigating seven design cases of a parallel helical gear pair. This master thesis aims to study a gear design concept of adding a supporting ring to reduce the root bending- and contact stresses. To implement this study, seven different design cases were modelled to study the effect of changing the design. One or two support ring structures were added, or the thickness was increased of the gear considered exposed to high stresses. The purpose is to gain a comparative advantage in the automotive industry. M1 is a reference standard design, while the other models (M2-M5/P1-P3) are modified designs with additional rings or changed in thickness. Simulation is an effective and an useful tool to understand and visualize how the complex interaction of the transmission component appears to be. A finite element method (FEM) program was used to investigate these models. The gear pairs were imported into the pre-processor ANSA, the FEM program Abaqus 2017 was used as a solver, and the results were extracted from the post-processor META. To support the aim of this thesis, two of the seven FEM models were validated against a specialized gear calculated program, WindowsLDP, in order to determine the robustness of the simulation models. The transmission error (TE) measurements, root bending- and contact stresses were observed for the validation. Introducing the different models M3-M5 and P1-P3, the root and contact stresses were reduced by 1.2-4.4 and 0.07-4.3 %, respectively, compared to M1. The transmission error TE could differ as much as 85% in M2-M3 as compared to M1. Systematic errors were generated in model M2, therefore the low root stresses obtained in M2 should be considered carefully. Implementing the so-called misalignment measurement, tilting parameter, microgeometry, and profile modification related to crowning and tip relief is discussed and believed to reduce TE measurements, root- and contact stresses. These modifications have not been studied in this thesis. The LDP results showed a trend of higher values compared to the FEM results, which was suggested to be further investigated in the future. / Dagens avancerade teknik inom fordonsindustrin kräver förbättrad precision hos konstruktioner inom olika områden. Forskning behövs för att möta kundernas efterfrågan och för att öka hållbarhet, effektivitet och tillförlitlighet. Detta är varför kontinuerlig utvecklingen av växellådssystem har varit ett hett ämne i många år. Kugghjulstransmission skall ha högt motstånd mot upprepande belastning som förekommer på tänderna och skall även ha en minimal energiförlust. Detta examensarbete siktar mot att stödja den fortsatta utvecklingen inom området genom en fallstudie, mer specifikt för att studera sju olika kugghjulsmodeller som behandlar ett parallellt spiralformade kugghjul. Målet med detta examensarbete är att studera ett kugghjulskoncept där en ring appliceras för att reducera rot- och kontaktspänningar. Utförandet sker genom att studera sju olika modeller, för att veta hur stor påverkan designen utgör. En eller två stödringstrukturer appliceras, eller att öka kuggbredden på det kugghjul som anses vara det mest kritiska för höga spänningar. Denna studie görs för att kugghjulstillverkaren ska vara i utvecklingens framkant och kunna konkurrera inom fordonsindustrin. M1 ären referens och standard designmodell, medan de andra modellerna (M2-M5/ P1-P3) är modifierade design där med ytterligare ringar eller ändrad kuggbredd. Simulering är en effektiv metod för att förstå och visualisera komplexiteten av komponenter inom växellådan. Ett finita elementmetodens program användes för att undersöka dessa modeller, genom att importera geometrierna till pre-processorn ANSA, där Abaqus 2017 användes som en lösare, där sedan resultaten extraheras från post-processorn META. För att stödja denna studien användes två av de sju FEM-modellerna till att valideras mot ett annat specialiserat kugghjulsprogram inom kuggberäkning som heter WindowsLDP. Detta med avsikt att fastställa simuleringsmodellernas robusthet. Det så kallade överföringsfelet, rotböjnings- och kontaktspänningarna var ingående parametrar som behandlades under valideringen. Modellerna M3-M5/P1-P3 introducerades, där rotböjsspänningen och kontaktspänningen reducerades med 1.2-4.4 och 0.07-4.3% när de jämfördes med M1. Överföringsfelet (TE) kunde skilja upp mot 85% mellan M2-M3 jämfört med M1. Ett systematiskt fel uppstod i modell M2, modellens robusthet kunde därmed ej fastställas, då modellens resultat bör övervägas noggrant. Införande av så kallade växelförskjutning, lutning/vippning parametrar, mikrogeometrier och profilmodifieringen relaterat till kronning och tipavlastning, kommer att genera minskade TE-mätningar samt rot- och kontaktspänningar för de spiralformade kugghjulen. Dessa ämne har ej studerats under detta examensarbete. LDP-resultaten visade högre värden relativt jämfört med de FEM resultat, där en trend kunde observeras. Slutsatsen föreslog att detta bör undersökas ytterligare i framtiden.

Cette thèse a pour objectif de mener une optimisation des corrections de forme des engrenages cylindriques, droits et hélicoïdaux. Le travail se décompose en quatre parties principales. Dans la première partie, on présente un état de l’art sur les différents types de corrections de forme proposées dans la littérature. Une analyse des travaux d’optimisation, menés jusqu’à présent, est conduite. La deuxième partie est focalisée sur une approche déterministe visant à cerner l’influence des corrections de dentures sur les principaux critères de performance. Dans ce contexte, on propose un développement analytique qui caractérise les fluctuations d’erreur de transmission quasi-statique permettant d’obtenir des relations approchées originales. En présence de plusieurs paramètres de corrections, un algorithme génétique est utilisé afin d’identifier, en un temps réduit, les solutions optimales. Nous proposons, en troisième partie, une étude probabiliste pour caractériser les corrections robustes. Ainsi, on définit une fonction objectif de robustesse faisant intervenir des paramètres statistiques. Après une étape de validation, l’estimation de ces paramètres est effectuée en utilisant les formules de quadrature de Gauss. Plusieurs études paramétriques sont ensuite menées et qui reflètent entre autre l’influence des classes de qualité, la forme de la correction, etc. Enfin, on a conduit une optimisation multicritère en utilisant un algorithme d’optimisation spécifique : « NSGA-II ». / The objective of this PhD thesis is to define optimum tooth shape modifications for spur and helical gears with regard to a number of design parameters. The memoir is divided into four parts. A literature review on tooth modification along with optimization techniques is presented in the first section. The second part of the text is centred on a deterministic approach to the performance induced by tooth modifications on several design criteria commonly used in gearing. Some original analytical developments on transmission errors are presented which are combined with a genetic algorithm in order to define optimum profile relief. In the third part of the memoir, a probabilistic analysis is conducted based on Gaussian quadrature leading to robust tooth modifications. A number of results are presented which illustrate the influence of the quality grade, the tooth modification shapes, etc. Finally, the results delivered by a specific multi-criterion optimization algorithm “NSGA-II” are displayed and commented upon.

La boîte de transmission principale (BTP) est une des principales sources dubruit perçu dans les cabines d’hélicoptères et pénalise fortement le confort acoustique deséquipages et passagers. Afin de réduire l’impact de cette source, les phénomènes acoustiqueset vibratoires mis en jeu par les boîtes de transmission à engrenages doivent être compris etsimulés durant les phases de développement. De cette façon, le comportementvibroacoustique des BTP pourra être amélioré dès la conception, réduisant ainsi le coût, lamasse et les difficultés d’intégration des solutions d’insonorisation. Ce travail présente lesBTP d’hélicoptères ainsi que le bruit qu’elles génèrent. Il présente également nosdéveloppements concernant la modélisation du comportement dynamique des BTP afin d’encalculer le bruit. Nous avons développé un code éléments finis permettant d’effectuer desétudes paramétriques afin d’ajuster le design des boîtes de transmission lors des phases dedéveloppement. Notre modèle est capable de calculer les efforts dynamiques aux paliers detransmissions composées de plusieurs engrenages cylindriques et spiro-coniques. Enfin, nousanalysons des mesures acoustiques et vibratoires effectuées autour de deux BTP pourplusieurs conditions de couple et vitesse. Ces mesures nous permettent de mieux comprendrele comportement vibroacoustique des BTP et de confirmer certaines tendances observées avecnotre modèle / Main gearbox (MGB) is one of the main noise sources in helicopter cabinsand it strongly penalizes acoustic comfort of crews and passengers. In order to reduce theimpact of this source, acoustic and vibration mechanisms of gearboxes have to be understoodand simulated during the development phases. By this way, MGB vibroacoustic behaviourcould be improved by design, thus reducing cost, additional weight and integration difficultiesof sound-proofing solutions. This work presents helicopters MGB and the noise they generate.It also presents our developments regarding the modelling of MGB dynamic behaviour fornoise computation. We have developed a finite elements code allowing to conduct parametricstudies to tune the gearboxes design in early development phases. Our model is able tocompute dynamic loads on bearings of any transmission composed of several cylindrical andspiral bevel gears. At last, we analyse acoustic and vibration measurements done around twoMGB for several conditions of torque and speed. These measurements allow to betterunderstand MGB vibroacoustic behaviour and to confirm some trends observed with ourmodel

This master’s thesis is focused on the compilation of a computational modelling of gear mesh engagement dynamics of a spur gear by MBS approach. The user input is the specific geometry of gears, the operating speed, and the load torque. The output are the forces in the gear engagement and the reaction of the forces in the wheel bearings depending on the change in the stiffness of the gear due to the changing number of teeth in the engagement and the change in the axial distance. This model is characterized by a fast and relatively accurate calculation in the time domain. This means that it can react to changes in parameters during simulation such as axial distance, speed, and torque.

The thesis Data transmission error-protection with BCH codes deals with a large class of random-error correcting cyclic codes which are able to protect binary data and can be used for example in data storages, high speed modems. Bose, Chaudhuri and Hocquenghem (BCH) codes operate over algebraic structures called Galois fields. The BCH encoding is the same as cyclic encoding and can be done with linear feedback shift register but decoding is more complex and can be done with different algorithms - in this thesis there are two algorithms for decoding Peterson and Berlekam-Massey mentioned. The aim of this thesis is to find BCH code which is able to correct t = 6 independent errors in up to data sequence n = 150 bits, then peruse possible realizations of the codecs and set criteria for the best realization, then design and test this realization. This thesis is split into three main parts. In the first part there are encoding and decoding methods of the BCH code generally described. The second part deals with selecting of the right code and realization. There was chosen BCH (63,30) code and realization with FPGA chip. In the last part is described design of BCH encoder and decoder and compilation in the Altera design software.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell entwickelt und validiert, welches die Hartfeinbearbeitung von Zahnrädern durch kontinuierliches Wälzschleifen abbildet. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der in fehlerbehafteten Prozessen erzeugten Flankentopografie und deren Bewertung hinsichtlich periodischer Strukturierung und des daraus resultierenden Einflusses auf den Drehfehler. Bei der Betrachtung verschiedener Prozessabweichungen zeigt sich eine starke Abhängigkeit der erzeugten Flankentopografien von verschiedenen Prozessparametern. Die simulativ erzeugten Flanken werden bezüglich periodischer Anteile der Strukturierung mit neuen Methoden analysiert und unter Berücksichtigung aller Zähne in einer Drehfehlersimulation hinsichtlich des Einflusses auf den Drehfehler bewertet. Zur Validierung des Simulationsmodells wird die Fertigung mit gezielter Schwingungsüberlagerung genutzt und Vergleiche sowohl bezüglich der erzeugten Flankentopografie als auch des Drehfehlers gezogen.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick / In this thesis a simulation model representing the hard fine machining of gears by continuous gear grinding is developed and validated. Special emphasis is put on the flank topography generated in faulty processes and its evaluation with respect to periodic structuring and the resulting influence on the transmission error in gear mesh. When considering different process deviations, a strong dependence of the generated flank topographies on different process parameters becomes apparent. The simulated flanks are analysed with new methods regarding periodic parts of the structuring and are evaluated in a gear mesh simulation regarding the influence on the transmission error, taking all teeth into account. For the validation of the simulation model, the manufacturing with targeted vibration superposition is used and comparisons are made with regard to the generated flank topography as well as the transmission error.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick

This work describes the use of Multi-Body Simulation (MBS) to create a virtual prototype of a geared drive called Power transfer unit (PTU). PTU is a subsystem of the all-wheel drive driveline responsible for transfer of power between front and rear axles in an Automobile. The objective of the developing the prototype is to simulate the dynamic behavior of the PTU. Focus is on predicting the gear transmission error(TE) and gearbox housing vibration level. A Hypoid gear set, bearings, tubular shaft and housing are the major components in the PTU. This work is carried out at GKN Automotive which specializes in development of Automotive All wheel drive systems. When developing such geared systems one important characteristic analyzed is the noise and vibration it generates. And for companies like GKN it is desirable to predict these characteristics as early as possible for two reasons, to avoid late design changes and to speed up the product development cycle. To achieve this, a validated virtual model which is computationally efficient is desired. The methodology followed contains of two facets, development of the MBS model and validation of the developed model with physical testing. An integrated MBS-FEM approach is used, an FE modal reduction technique is used to create flexible components with which a virtual prototype is built and simulated in an MBS tool MSC ADAMS c . Gear contact and bearings are defined using an analytical approach which considers the nonlinear stiffness and damping. A dynamic analysis and system level modal analysis is performed to predict the TE, housing vibrations and PTU modal parameters. Experimental modal analysis and physical testing on test rig are performed to measure the actual values of the above predicted outputs. Parameters like damping, contact stiffness of the model are then tuned to achieve correlation. When comparing test and prediction, close correlation is seen in the TE and for housing vibration a similar trend is observed with some deviations. Predicted TE is heavily dependent on gear contact parameters. On the modal parameter comparison, a correlation of five modes and mode shapes below 2500Hz is seen which shows the validity of the MBS model. Parameter studies are performed to study the effect of bearing damping and preload on housing vibrations and TE. It is observed that an optimum value of preload and damping is essential to avoid unnecessary vibrations. In conclusion, the model with some fine tuning of damping parameters can be used for virtual noise and vibration analysis of the PTU. / Detta arbete beskriver anv¨andningen av beräkningsmetoden Multi-Body Simulation (MBS) för att skapa en virtuell prototyp av en vinkelväxel (Power Transfer Unit, PTU ). PTU är ett delsystem för fyrhjulsdrift som har funktionen att överföra kraft mellan fram- och bakaxlar i en bil. Målet med att utveckla modellen är att simulera PTUns dynamiska beteende. Fokus ligger på att beräkna vinkelväxelns transmissionsfel och vibrationsnivåer på växellådans hus. De vikitgaste komponenterna i PTUn är hypoidväxeln med kronhjul och pinjong, röraxel, lager och hus. Detta arbete har utförts på GKN Automotive som är specialiserade på utveckling av drivsystem för fyhjulsdrivna bilar. Ljud och vibrationer är viktiga egenskaper att ta hänsyn till under utvecklingen. För företag som GKN är det önskvärt att kunna beräkna dessa egenskaper så tidigt i projektet av två skäl: dels för att undvika sena konstruktionsförändringar och dels att påskynda produktutvecklingscykeln. För att uppnå detta behövs en validerad virtuell modell som är beräkningseffektiv. Den metod som använts innehåller två delar: utveckling av MBS-modellen och validering av den utvecklade modellen med fysisk testning. En integrerad MBS-FEM -mettod har använts. Det innebär att en FE-modal reduktionsteknik andvänds för att skapa flexibla komponenter med vilka en virtuell prototyp byggs och simuleras i ett MBS-verktyg (MSC ADAMS (c) ). Lager och kuggkontakt i växeln definieras med hjälp av en analytisk metod som beaktar den olinjära styvheten och dämpningen. En dynamisk analys och modalanalys på systemnivå har utförts för att beräkna TE, husvibrationer och PTUns modala parametrar. Experimentell modalanalys och testning i rigg gjorts för att mäta motsvarande värden som har beräknats. Parametrar som dämpning och kontaktstyvhet har sedan justerats för att uppnå korrelation. Vid jämförelse av test och förutsägelse ses en god korrelation i TE och för husvibrationer observeras en liknande trend, med vissa avvikelser. Beräknat TE är starkt beroende på parametrar för kuggkontakten i växeln. Vid jämförelse av modala parametrar ses en god korrelation under 2500 Hz mellan fem moder i mätning och beräkning vad gäller frekvens och modform, vilket visar MBS-modellens giltighet. Parameterstudier har utförts för att studera effekten av lagerdämpning och förbelastning på TE och husvibrationer. Ett optimalt värde på förbelastning och dämpning är viktigt för att undvika onödiga vibrationer. Sammanfattningsvis kan modellen med viss finjustering av dämpningsparametrar användas i virtuell ljud- och vibrationsanalys av PTU.

Vinkelväxlar och slutväxlar spelar en viktig roll för kraftöverföringen mellan motor och hjuli fyrhjulsdrivna bilar. Med en ökande konkurrens finns en efterfrågan för att ständigt förbättraeffektivitet, ljudgenereringegenskaper och hållfasthet. För att uppnå detta krävs en bättreförståelse av systemets dynamiska egenskaper. En detaljerad numerisk dynamisk modell ärdock ofta beräkningsmässigt tung och tidskrävande. Verktygen för den dynamiska modelleringenbehöver bli mer effektiva och i vissa fall kan en kombinationen av två verktyg vara ett bättrealternativ. Denna integrerade plattform kan användas för att effektivt modellera dynamiken ochfå en bättre inblick i systemts beteende.Vinkelväxlen är en enhet vars funktion är att fördela kraften mellan fram- och bakaxel. De viktigastekomponenterna i vinkelväxeln är en hypoid-drevsats och en klokoppling, som aktiveras närkraft ska överföras till bakaxeln via kardanaxeln. Detta arbete modellerar dynamiskt beteendei vinkelväxeln och har sytftet att beräkna transmissionsfelet i systemet och dess effekt somexciteringskälla av ljud och vibrationer i systemet. MSC ADAMS har använts för Multi-Bodyberäkningsverktyg för modelleringen.Det beräknade transmissionsfelet har jämfört med testresultat. Dessutom har en co-simuleringmed både ADAMS och SIMULINK genomförts för att skapa en bas för tillämpa optimeringsalgoritmer.Bultarna i bultförbandet samt deras styvhet och förspänning har inkluderats i modellenoch studerats med avseende på effekten på vibrationer i kopplingspunkter, samt algoritmerför optimering har föreslagits. Korrelationen mellan test och beräkning var mycket god, ochdessutom har förslag på hur denna typ av beräkning kan förbättras ytterligare givits. / Automotive drive units play an important role in transmitting power from an engine to the wheels.In today’s competitive world, there is an increasing demand for these devices to be more efficient,quiet, and reliable at the same time. In order to achieve this, a better understanding of system’sdynamic behavior is necessary. A detailed dynamic model of a system is often computationallyintense to solve and time consuming. This demands more efficient tools to be developed and insome cases integrating two or more tools would be a better option. The integrated platform can beused to effectively model the dynamic behavior of a system and get better insights on the systembehavior.Power Transfer Unit (PTU) is a device whose function is to distribute power between a front axleand rear axle. This unit basically includes hypoid gear set and a dog clutch that is engaged whenthere is a requirement to transfer power to the Rear Drive Unit (RDU) through prop shaft. Thismaster thesis describes modeling the dynamic behavior of a PTU with a goal of predicting thetransmission error in the system and its effect as a source of excitation on the entire unit followedby studying system response to this type of excitation. MSC ADAMS was used as a Multi-BodySimulation tool to model the dynamic behavior of the PTU.The transmission error predicted by the simulation was compared with the test results, a cosimulationbetween SIMULINK and ADAMS was established in order to create a platform toapply optimization algorithms. The bolt and bearing stiffness were incorporated in the model andtheir effect on the mounting point accelerations and bearing point accelerations were studied. Itwas found that the bolt stiffness affects the acceleration levels at the coupling points and suitablealgorithms could be applied in order to find an optimum value. As a result of the good correlationbetween test and simulation data, some other useful conclusions have been derived in order todevelop this approach of modeling.

No description available.