Detta examensarbete har utförts ihop med konstnären Robert Hais, som vill skapa ett konstverk i det offentliga rummet, beläget på Tullkammarkajen i Halmstad, med arbetsnamnet "Alternative Path". Alternative Path är en dynamisk gångväg, som skall ge besökaren en unik upplevelse varje gång den beträds. Gångvägen är tänkt att upprättas samtidigt som kommunen bygger om området Tullkammarkajen, och detta projekt skall vara det material som får kommunen att vilja upprätta konstverket. Projektet startades i fas 1 med att definiera vad en dynamisk gångväg innebär, och vad som krävs för att skapa unika upplevelser. Projektet gick sedan över i att skapa olika koncept på hur upplevelserna kan alternera, varpå många lades på is, för att utvecklas i kommande faser. Arbetet resulterade i övergripande design för gångvägen och olika koncept för hur vyer kan blockeras, och konstruktionsarbetet av dessa mekanismer påbörjades. FMEA och andra analyser har på dessa delar utförts, och projektet har följt David Ullmans konstruktionsmetod. / This thesis has been performed in cooperation with the artist Robert Hais, who wishes to create a piece of art located outdoors on Tullkammarkajen in Halmstad, with the working title "Alternative Path." Alternative Path is a dynamic pathway, which gives each visitor a unique experience every single time the path is visited. The pathway is meant to be erected by the same time the county rebuilds the district "Tullkammarkajen", and this project is going to be the material that aim to interest the city officials to erect the piece of art.The project started with phase 1, which aims to define what a dynamic pathway is, and what is needed to create unique experiences. The project then continued with concept generation regarding experience alternation, of which many concepts got put on hold to be developed in upcoming phases. This thesis resulted in the design of the pathway and different concepts for view blocking, and initial constructing of these mechanisms was started. FMEA and other analyses on these parts were conducted, and the methodology used was David Ullman's design process.

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.

Gears are an important part of many machines. This thesis is a study in how new mechano-chemical surface treatments can be used to improve the efficiency in gear transmissions, specifically those relating to electric vehicles. The primary equipment used for this research is the FZG-test rig, a rig dedicated for the evaluation of lubricant and gear behaviour. To achieve an understanding of the effects of surface treatment, how gear contacts interact, and how geometry affects the efficiency, a substantial background study was performed, mixing various fields of knowledge and incorporating results from previous projects utilizing the FZG-test rig. Throughout the experimental phase of the project many goals had to be adjusted based on various problems encountered. Notable gear wear was observed in addition to the fact that many of the examined gears fell outside some of the specified manufacturing tolerance requirement. As a result, the data acquired from the testing is inconclusive. It is not possible to clearly establish the correlation between the effects of the new surface treatments method and efficiency due to the uncertainty in the interaction between lack of quality and a previously untested lubricant. These results are however still of benefit as to establish future test conditions and to identify the potential problems with FZG-testing. / Kugghjul är en viktig del i många maskiner. Denna rapport är en studie i hur nya mekaniska-kemiska ytbehandlingar kan tillämpas för att förbättra effektiviteten i kugghjulstransmissioners, specifikt för tillämpning i elektriska fordon. Den centrala utrustningen som använts i denna undersökning är en FZG-testrigg, en testrigg vars huvudsakliga uppgift är utvärdering av smörjmedel och kugghjulsbeteende. För att uppnå en förståelse av effekterna av ytbehandlingar, hur kugghjulskontakter interagerar, och hur kugghjulsgeometri påverkar effektiviteten, har en betydlig bakgrundstudie genomförts. Denna studie blandade flera olika kunskapsområden, samt resultat från tidigare projekt som även tillämpande FZG-testriggen. I projektets experimentella fas krävdes justeringar i flera av projektets mål på grund av problem som uppstod. Betydlig nötning kunde identifieras i samband med att flera av kugghjulen var utanför de nödvändiga tillverknings toleranskraven. I följd av detta är data från experimenten som utfördes icke-slutgiltiga. Det är inte möjligt att med säkerhet etablera ett samband mellan effekterna av den nya metoden av ytbehandling och effektivitet på grund av den osäkerhet som uppstår via kvalitetsbrister och ett smörjmedel som tidigare ej testats på KTH. Detta är fortfarande viktiga positiva resultat för att kunna etablera framtida test förhållanden och identifiera möjliga problem i experiment med FZG-testriggen.

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.

Start-up företaget Wood Tube har utvecklat en ny typ av miljövänlig byggregel gjord av papper. Pappersreglar är en ny produkt som ännu inte finns på marknaden, men som kan komma att innebära stora fördelar för byggindustrin och snickare i fråga om pris, miljövänlighet och förbättrad arbetsmiljö. Det tänkta användningsområdet är att ersätta plåtreglar som ram i icke-bärande innerväggar, men det finns även stor potential i andra applikationer, såsom i möbler. Pappersreglarna tillverkas i standardlängder och ska kapas på plats ute på det aktuella bygget, i dagsläget genom sågning.  Detta projekt går ut på att utveckla ett specialanpassat kapningsverktyg som ska möjliggöra en enkel och smidig kapning av dessa reglar, i syfte att göra lösningen mer attraktiv för potentiella kunder. Inom detta projekt har enklare tester utförts som indikerar att klippning är den metod med störst möjlighet till måluppfyllelse. En kravspecifikation har tagits fram och innefattar bland annat att verktyget ska drivas utan el, vara portabelt, ej avge sågspån, motstå korrosion och kunna klippa pappersreglar av olika dimensioner.   Ett klippande sax-koncept väljs efter nyttjande av systematiska metoder för konceptgenerering och urval. Mycket inspiration till verktyget hämtas från konkurrentanalys av en grensax med kugg-utväxling av märket Fiskars. Egna tester har utförts för att ta reda på pappersreglarnas klippbarhet och kapningsverktygets tänkta lastfall. Konstruktionsarbetet utförs med Brain-Aided-Design (BAD), Pen-Aided-Design (PAD) och Computer-Aided-Design (CAD), och inkluderar även riskanalyser (FMEA) samt hållfasthetsberäkningar. Slutligen har ett specialiserat kapningsverktyg utvecklats för att snabbt och enkelt kunna klippa miljövänliga pappersreglar från Wood Tube. / Wood Tube is a start-up company with a new invention, environmental-friendly building bars made out of paper. The product is not yet available on the market, but these bars are likely to be a lot cheaper and easier to use for carpenters when building drywall, where the bars will replace the commonly used plate metal bars for framing. These bars are manufactured in standard lengths and are supposed to be cut on site to fit the local application. As of now they are sawn with a hand saw.  This project is about developing a new specialized cutting-tool for easy and fast cutting of the Wood Tube paper bars, with the idea that a customised tool will make the paper bars even more attractive to carpenters and other potential customers.  Tests indicate that cutting with shear-blades is the cutting method with the highest probability to meet the product requirements, which include requirements such as the tool being manually powered, highly portable, does not produce sawdust, is resistant to corrosion and being able to cut paper bars of different dimensions. Using systematic methods for generating concepts and the final selection, this results in a handheld scissors-concept, similar to a lopper. A lot of inspiration for the tool has come from the benchmarking of a lopper with gears  from the brand Fiskars. Tests have been performed to determine the cuttability of the paper bars, as well as to predict the loads which will be exerted on the cutting tool. The cutting tool is designed using the methods Brain-Aided-Design (BAD), Pen-Aided-Design (PAD) and Computer-Aided-Design (CAD), along with calculations for tool-strength and risk-analysis (FMEA).  The end result are blueprints for a tool which has been specifically developed for cutting paper bars from Wood Tube.

Volvo Powertrain, VPT, i Köping tillverkar idag växellådor för tunga fordon. Till medeltunga fordon köper Volvo växellådor från bland annat underleverantören ZF. Volvo vill undersöka scenariot att ta fram AMT - växellådor för medeltunga fordon. I-shift modellen AT2412, som är dimensionerad för en max belastning på 2400 Nm och anpassad för tunga lastbilar, skulle kunna fungera även i medeltunga fordon men är då överdimensionerad och onödigt tung. Med tanke på kommande utvecklingsprojekt behöver Volvo öka sin kunskap hur val av tillverkningsmetoder påverkar vikt och tillverkningskostnader. Det behövs för att öka förståelsen för hur olika prioriteringar ska göras med avseende på vikt och tillverkningskostnader. Examensarbetets syfte var att ge denna förståelse för hur olika tillverkningsprocesser påverkar en transmissions utformning med avseende på mått och vikt utifrån ett givet momentområde. Målet med examensarbetet var att påvisa samband mellan valet av tillverkningsmetoder för enskilda artiklar och hur mycket det kan påverka den kompletta transmissionens vikt samt tillverkningskostnad. Arbetet var avgränsat till att analysera modifierade kugghjul i baslådan. Första delen av arbetet bestod av att dimensionera nya kugghjul anpassade för max belastning på 1600 Nm, detta utifrån samma produktionsupplägg som för befintliga kugghjul som återfinns i bland annat AT2412. Den andra delen bestod av att ta fram faktorer för hur olika tillverkningsmetoder påverkar dimensioneringen och för varje enskilt kugghjul beräkna vikt och tillverkningskostnad då åtta kombinationer av tillverkningsmetoder används. Avslutningsvis gjordes en summering för att visa vilka varianter som ger en optimal växellåda utifrån minimal vikt respektive minimal tillverkningskostnad. Resultatet visar att valet av tillverkningsmetoder leder till att vikten på kugghjulen kan reduceras mer eller mindre. Generellt visar beräkningarna att kugghjul som slipas, kulpenas och manganfosfateras får lägst vikt och blir dyrast att producera. Lägsta tillverkningskostnad uppnås genom att vissa tillverkningsprocesser som kulpening och manganfosfatering utesluts men detta måste då kompenseras med ökad kuggbredd vilket leder till högre vikt. Om VPT väljer att ta fram en ny variant av I-shift där kugghjulen är dimensionerade för 1600Nm så kan växellådan göras 6-11 kg lättare och tillverkningskostnaderna för kugghjulen kan minska med ca 10 procent. / Volvo Powertrain, VPT, in Köping currently manufactures transmissions for heavy-duty vehicles. For medium-duty vehicles Volvo purchase transmissions from their parts supplier ZF. Volvo wants to investigate the scenario to develop AMT - gearboxes for medium-duty vehicles. The I-shift model AT2412, which is designed for a maximum load of 2400 Nm and adapted for heavy-duty vehicles, would be able to function even in the medium-duty vehicles, but would be oversized and excessively heavy. In view of future development Volvo need to increase their knowledge in how the choices of manufacturing methods affect the mass and the manufacturing costs. They need to increase the understanding to make the optimal priorities with respect to mass and manufacturing costs. This study aimed to provide this understanding of how different processes affect a transmission design with respect to mass and measures from a given torque range. The aim of the study was to demonstrate the influence of the choice of production methods for individual items and how much it can affect the complete transmission's mass and manufacturing cost. The work was limited to analyzing the modified gears in the base unit. The first part of the work consisted of designing new gears designed for a maximum load of 1600 Nm, based on the same list of operations as the existing gears, which are found in AT2412. The second part consisted of revealing the factors for the different processes affecting the design regarding to fatigue and structural strength. For eight combinations of manufacturing processes the mass and manufacturing cost was calculated for each gear. Finally, a summary was made to show which combination of manufacturing methods that would give the optimum transmission based on minimum mass and minimum manufacturing cost. The results show that the choice of production methods leads to more or less reduction of mass of the gears. Generally, the calculations show that the gear that is ground, shootpeened and manganese phosphated get the lowest mass and become the most expensive to produce. On the other hand, lower manufacturing cost can be achieved by excluding certain manufacturing operations as shootpeening and manganese phosphate, but this must be compensated by increased facewidth of the gear, leading to increased mass. If VPT decide to develop a new variant of the I-shift in which the gears are designed for 1600Nm then the gearbox can be 6-11 kg lighter and the manufacturing costs of the gears can be reduced by about 10 percent.