- ganzheitliche Getriebeauslegung mit Hilfe von Mathcad, Creo™ Elements/Pro™ und MOCAD - Konkretisierung der Problemstellung beim Rundflechten und Ableiten von Bewegungsanforderungen an die Getriebestruktur - Strukturauswahl und Synthese mit Motion-Skelett in Creo™ Elements/Pro™ und Mathcad - MOCAD - MOtion and CAm-Design ist ein universell einsetzbares Werkzeug zum Bewegungsdesign und zur Auslegung von Kurvengetrieben - MOCAD wird zur Bearbeitung von Forschungs- und Industrieprojekten eingesetzt und mit Kooperationspartnern weiterentwickelt - Integrierte FEM-Analyse von Getriebestrukturen und Einzelteilen - Test des neuen Mechanica Features "Gelenkverbindungen"

Im Rahmen des Bundesxzellenzclusters MERGE EXC 1075 an der TU Chemnitz erfolgte die Entwicklung einer neuartigen großserientauglichen Technologie zur Herstellung faserverstärkter Thermoplastbauteile. Für die Demonstration der Technologie wurde eine Pilotanlage realisiert, die zum Ablegen des Thermoplasttapes über eine Verlegeeinheit – einen sog. Tapelegekopf – verfügt. Mit Abschluss des Legeprozesses wird das Halbzeug, das aus einer angebremsten Spule abgezogen wird, abgeschnitten und der Prozess wird von neuem begonnen. Für das Schneiden des Materials haben Voruntersuchungen gezeigt, dass konturierte Klingen erforderlich sind, um ein Verlaufen des Bandes zu vermeiden. Darüber hinaus hat sich als zweckmäßig erwiesen eine zusätzliche Fixierung vorzunehmen. Dies verbessert die Schnittqualität und Zuverlässigkeit des Systems. Aufgrund enger Bauraumrestriktionen wurde entschieden die Schneidbewegung und das Fixieren zwangläufig synchronisiert auf einen Antrieb zurück zu führen. Hierfür wurden zwei ungleichmäßige Rastgetriebe synthetisiert, ausgelegt sowie in weiteren Entwicklungsstufen auskonstruiert, gefertigt und getestet. Mit der Inbetriebnahme des Gesamtanlagensystems erfolgte ebenfalls der Funktionsnachweis dieses mechanisch zwangläufigen Schneidsystems, das im Rahmen des Vortrags vorgestellt wird. Diese Arbeiten entstanden im Rahmen des Bundesexzellenzclusters EXC 1075 „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen“ und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung.

Getriebeheulphänomenen wird in der industriellen Praxis zum Teil noch immer ausschließlich mit Hilfe einer optimierten Verzahnungsauslegung zur Minimierung des Drehfehlers begegnet. Bei auffälligen Resonanzerscheinungen werden zudem Strukturoptimierungen am Getriebegehäuse und den Karosserieanbindungspunkten des Antriebsstrangs vorgenommen, ohne auf die internen Systemkomponenten verstärkt einzugehen. Zudem kann bisher die verlässliche Erkenntnis, dass zur Einhaltung akustischer Grenzwerte die Konstruktion nochmals überarbeitet werden muss, erst spät im Entwicklungsprozess während der akustischen Versuchsdurchführung an Prüfständen oder im Fahrzeug getroffen werden. Durch sogenannte Sekundärmaßnahmen, die typischerweise nicht unmittelbar das Anregungsverhalten oder die Dynamik des Antriebsstrangs, sondern den karosserieseitigen Transferpfad betreffen, kann eine Reduktion des Schalldruckpegels im Fahrzeuginnenraum in gewissen Grenzen erzielt werden. Dies ist zumeist weder aus ingenieurstechnischer Sicht noch aus Sicht steigender Entwicklungskosten als optimal zu bezeichnen. Basierend auf einem detaillierten Abgleich zwischen Experiment und Simulation, angefangen auf Einzelteilebene über die Baugruppenebene bis hin zur Methodenentwicklung der Validierung von nichtrotierenden Gesamtsystemen mittels künstlicher Anregung, werden in dieser Arbeit möglichst akkurate Simulationsergebnisse angestrebt, um die Auswirkung von akustischen Optimierungen innerhalb der Simulationsumgebung realitätsnah vorherzusagen. Schließlich wird ein Prozess vorgeschlagen, der eine getriebeinterne Transferpfadanalyse zur Identifikation sensitiver Körperschallpfade vorstellt. Mit dieser Methode wird aufgezeigt, dass es möglich ist, akustische Schwachstellen auf der Antriebsstrangseite vorherzusagen. Dabei kann zum einen akustisches Optimierungspotenzial des Welle-Lager-Systems abgeleitet werden, zum anderen werden auch die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren beleuchtet.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten 2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern 2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen 2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden 2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik 2.2.1 Numerische Modalanalyse 2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse 2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen 2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung 2.2.5 Transferpfadanalyse 2.3 Getriebesimulation 2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung 2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren 2.4 Fazit 3 Zielsetzung und Vorgehensweise 4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten 4.1 Verzahnungsanalyse 4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen 4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen 4.4 Verhalten von Wälzlagern 4.5 Fazit 5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung 5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung 5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor 5.2.1 Voruntersuchungen 5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben 5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen 5.3 Fazit 6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse 6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade 6.2 Optimierungsansätze 6.3 Fazit 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Literaturverzeichnis / Gear whine phenomena are typically mitigated by optimising gear design to minimise Transmission Error. Additionally, structural optimisations on the gearbox housing and on the gearbox-to-chassis mounts may be conducted most likely without a detailed consideration of internal components‘ dynamics. Moreover, it is not unusual that in the final stages of drivetrain developments when the gearbox is tested on test benches or in vehicles NVH targets are not met. The countermeasures applied often do not alter the source of excitation nor the dynamics of the drivetrain at this stage, but the vehicle transfer paths through the chassis. Thus, sound power level reduction may be exclusively limited to vehicle transfer path improvements. In most cases this is not regarded as an optimal solution neither from an engineering perspective nor from the commercial point of view due to increased development costs. Based on detailed correlation activities where simulation has been run against measurement the work strives to achieve accurate gearbox NVH predictions to forecast more realistically the effect of design optimisations. The correlation approach starts on single component level moving on to sub-assembly level and finally up to the development of a method which is able to artificially excite the entire but non-rotating drivetrain. After various successful correlation studies, a process has been elaborated which proposes a gearbox internal transfer path analysis to identify potentially critical structure-borne noise paths. The method illustrates the capability of successfully predicting weak spots at the active side of a drivetrain early in the development process. Additional room for improvement can be derived when implementing this method by considering the rotating components of a drivetrain such as gear blanks, shafts and bearings.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Getriebeakustik – Einflussgrößen und Begrifflichkeiten 2.1.1 Verzahnungsanregung von unter Last stehenden Zahnrädern 2.1.2 Verzahnungsinduzierte Körper- und Luftschallweiterleitung in Fahrzeugen 2.1.3 Maßnahmen zur Reduktion von Körperschallpfaden 2.2 Strukturdynamische Analysemethoden in der Getriebeakustik 2.2.1 Numerische Modalanalyse 2.2.2 Experimentelle Modalanalyse und Betriebsschwingformanalyse 2.2.3 Unkonventionelle Methoden zur Erregung von Bauteilstrukturen 2.2.4 Computerunterstützte Modellanpassung 2.2.5 Transferpfadanalyse 2.3 Getriebesimulation 2.3.1 Getriebetypische Kontaktmodellierung 2.3.2 Finite-Element-Modellierung und Reduktionsverfahren 2.4 Fazit 3 Zielsetzung und Vorgehensweise 4 Methoden zur Analyse von Getriebekomponenten 4.1 Verzahnungsanalyse 4.2 Strukturdynamische Untersuchungen an Einzelteilen 4.3 Strukturdynamische Untersuchungen an Baugruppen 4.4 Verhalten von Wälzlagern 4.5 Fazit 5 Methode zur Gesamtsystemvalidierung 5.1 Modellierung des Getriebesystems mit Prüfstandsanbindung 5.2 Getriebeinterne Anregung mittels Zahnaktor 5.2.1 Voruntersuchungen 5.2.2 Implementierung einer torsionalen Anregung in Frontgetrieben 5.2.3 Simulative und experimentelle Untersuchungen 5.3 Fazit 6 Getriebeinterne Transferpfadanalyse 6.1 Identifikation sensibler Körperschalltransferpfade 6.2 Optimierungsansätze 6.3 Fazit 7 Zusammenfassung und Ausblick 8 Literaturverzeichnis

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.

The combination of hydrostatics and mechanical gearboxes cannot only improve system efficiency but also the usability of mobile machines. A possible solution could be a synchronized gearbox with two gears. Compared to the pure hydrostatic drivetrain, mobile machines with such a combination can have a larger drive torque with the first gear and higher efficiency at high speed. However, the calibration effort of this traditional drivetrain system is enormous; moreover, with a flow-based control, the degrees of freedom to achieve optimum shift performance in all conditions are limited. By adopting the primary torque control concept, we propose a novel hydrostatic-mechanical drivetrain control algorithm so that the holistic shift performance is better whilst the calibration effort is dramatically reduced by systematically adjusting only one hyper-parameter. Experienced engineers and machine operators validated the advantages mentioned here by a series of field experiments. Besides synchronized gearboxes, the controller proposed in this paper is also generalized to other kinds of mechanical transmissions.

Gemeinsamer Workshop von Universitaetsrechenzentrum und Professur "Rechnernetze und verteilte Systeme" der Fakultaet fuer Informatik der TU Chemnitz. Workshop-Thema: Mobilitaet

Der vorliegende Beitrag behandelt die kinematische und statische Analyse eines Biglide-Getriebes mit fünf Gliedern und zwei Schubantrieben zur Führung eines Punktes in der x-y-Ebene. Als mathematische Hilfsmittel werden die beiden Programme PTC Mathcad Prime 3.1 und GeoGebra 5.0 eingesetzt, die sich einander in hervorragender Weise ergänzen. Dabei ist Mathcad hier vorwiegend für Matrizenrechnungen und GeoGebra besonders anschaulich für geometrische Grundaufgaben mit Animationen zuständig. Die Effizienz der vorgestellten Algorithmen und Hilfsmittel wird anhand zweier Anwendungsbeispiele aufgezeigt.

Today, lead is used in various engineering applications due to its desirable tribological properties. However, the negative health and environmental impacts associated with lead have raised concerns and resulted in regulatory restrictions on its use. It is therefore nessessary to fnd lead-free materials that can provide similar or even better performance than the commonly used lead-containing alloys. Scania, currently uses leaded alloys for a number of gearbox components where sliding wear can be an issue. This study aims to evaluate the tribological properties of fve lead-free alternative materials and assess their suitability as replacement for the currently used material, Leaded Brass. The tests were conducted in a pin-on-disk setup under similar conditions of those found in Scania’s gearbox. The results showed that the friction and wear was similar between Copper Beryllium and Leaded Brass, which indicates that Copper Beryllium is a potential replacement. Additionally, Nedox and Aluminum Bronze (APS) demonstrated signifcantly superior wear resistance, exhibiting 97% less wear compared to Leaded Brass while maintaining similar friction levels. These results underscore the potential for implementing lead-free materials to enhance sustainability and performance in critical applications like gearbox components. / Idag används bly i olika tekniska tillämpningar på grund av dess önskvärda tribologiska egenskaper. Men de negativa hälso- och miljöeffekterna associerade med bly har väckt oro och resulterat i reglerande begränsningar för dess användning. Det är därför nödvändigt att hitta blyfria material som kan erbjuda liknande eller till och med bättre prestanda än de vanligt förekommande blyhaltiga legeringarna. Scania använder för närvarande blyhaltiga legeringar för ett antal växellådskomponenter där glidande slitage kan vara ett problem. Denna studie syftar till att utvärdera de tribologiska egenskaperna hos fem blyfria alternativa material och bedöma deras lämplighet som ersättning för det nuvarande materialet, blyhaltig mässing. Testerna utfördes i en pin-on-disk konfiguration under liknande förhållanden som de som återfinns i Scanias växellåda. Resultaten visade att friktionen och slitage var liknande mellan kopparberyllium och blyhaltig mässing, vilket tyder på att kopparberyllium är en potentiell ersättare. Dessutom visade Nedox och aluminiumbrons (APS) betydligt överlägsen slitagebeständighet, med 97% mindre slitage jämfört med blyhaltig mässing, samtidigt som båda materialen hade liknande friktionsnivåer. Dessa resultat visar potentialen som finns med att implementera blyfria material för att förbättra hållbarheten och prestandan i kritiska tillämpningar som växellådskomponenter. / Heutzutage wird Blei aufgrund seiner wünschenswerten tribologischen Eigenschaften in verschiedenen technischen Anwendungen verwendet. Jedoch haben die negativen gesundheitlichen und Umweltauswirkungen, die mit Blei verbunden sind, Bedenken hervorgerufen und zu regulatorischen Beschränkungen seiner Verwendung geführt. Daher ist es notwendig, bleifreie Materialien zu finden, die ähnliche oder sogar bessere Leistungen als die üblicherweise verwendeten bleihaltigen Legierungen bieten können. Scania verwendet derzeit bleihaltige Legierungen für eine Reihe von Getriebekomponenten, bei denen Gleitverschleiß auftreten kann. Das Ziel dieser Studie ist es, die tribologischen Eigenschaften von fünf bleifreien Alternativmaterialien zu bewerten und ihre Eignung als Ersatz für das derzeit verwendete Material, Bleihaltiges Messing, zu prüfen. Die Tests wurden in einem Pin-on-Disk-Aufbau unter ähnlichen Bedingungen wie in den Getrieben von Scania durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass Reibung und Verschleiß zwischen Kupferberyllium und Bleihaltigem Messing ähnlich waren, was darauf hinweist, dass Kupferberyllium ein potenzieller Ersatz sein könnte. Darüber hinaus wiesen Nedox und Aluminiumbronze (APS) eine signifikant überlegene Verschleißfestigkeit auf und zeigten 97 % weniger Verschleiß im Vergleich zu Bleihaltigem Messing bei gleichbleibendem Reibungsniveau. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial zur Implementierung von bleifreien Materialien, um die Nachhaltigkeit und Leistungsfähigkeit in kritischen Anwendungen wie Getriebekomponenten zu verbessern.

Gemeinsamer Workshop von Universitaetsrechenzentrum und Professur "Rechnernetze und verteilte Systeme" der Fakultaet fuer Informatik der TU Chemnitz. Workshop-Thema: Mobilitaet