Cascade Drives develops electromechanical linear actuators based on multiple pinions interacting with a gear rack. With a patented load sharing mechanism, that uses flexible torsional elements, the torque is equally distributed among the pinions. The same technology was used to develop an innovative wind turbine gearbox design for a Vestas V52 wind turbine, which is more compact and consists of less parts than the current solutions. In this thesis project, this gearbox design was analyzed through software tools, in order to verify its feasibility and refine its design for improvement. In the first part of this thesis, the gearbox was analyzed using Romax, a drivetrain analysis software. From this analysis, the gearbox’s gears, bearings, shafts and housing were assessed and some design refinements were done based on the results to improve the gearbox’s safety factors and life time. In the second part of this thesis, multibody dynamic (MBD) simulations were performed for the gearbox using MSC ADAMS, to study the dynamic response of the gearbox for three load cases of interest. An MBD model was created, which included the tooth contact flexibility and the flexibility of the torsional elements. Through these simulations, the flexible torsional elements’ stiffness was tuned in order to achieve an equal torque distribution among the gears for this application. Thus, the gearbox design was verified as a feasible solution for a Vestas V52 wind turbine. / Cascade Drives utvecklar elektromekaniska linjära ställdon baserade på flera pinjonger som interagerar med ett kuggrack. Med en patenterad lastdelningsmekanism som tillåter torsion, är vridmomentet lika fördelat mellan alla pinjonger. Samma teknik har använts för att utveckla en innovativ vindkraftväxellåda för ett Vestas V52 vindkraftverk, som är mer kompakt och består av färre delar än de nuvarande lösningarna. I denna avhandling analyserades denna växellådsdesign genom mjukvaruverktyg för att verifiera dess genomförbarhet och förfina dess design. I den första delen analyserades växellådan med Romax, en mjukvara för analys av drivlinor. Från denna analys utvärderades växellådans växlar, lager, axlar och hus och vissa konstruktionsförbättringar gjordes baserat på resultaten för att förbättra växellådans säkerhetsfaktorer och livslängd. I den andra delen utfördes multikroppsdynamiska (MBD) simuleringar för växellådan med MSC ADAMS, för att studera växellådans dynamiska svar för tre belastningsfall av intresse. En MBD -modell skapades, som inkluderade kuggkontaktflexibiliteten och lastfördelningselementens flexibilitet. Genom dessa simuleringar justerades styvheten för att uppnå en jämn vridmomentsfördelning mellan växlarna för applikationen. Växellådskonstruktionen verifierades således som en genomförbar lösning för ett Vestas V52 vindkraftverk.

The goal of this project is to develop virtual surgical simulation software in order to simulate the suturing and knot tying processes associated with surgical thread. State equations are formulated using Lagrangian mechanics, which is useful for the conservation of energy. Solver methods are developed with theory based in Differential Algebraic Equations (DAEs) which concern governing Ordinary Differential Equations (ODEs) that are constraint with Algebraic Equations (AE). An implicit integration scheme and Newton's method is used to solve the system in each step. Furthermore, a collision response process based on the Linear Complementarity Problem (LCP) is implemented to handle collisions and measure their forces. Models have been developed to represent the different types of objects. A spline model is used to represent the suture and mass-spring model for the tissue. They were both selected for their efficiency and base on real physical properties. The spline model was also chosen as it is continuous and can be evaluated at any point along the length. Other objects are also defined such as rigid bodies. The Lagrangian multiplier method is used to define the constraints in the model. This allows for the construction of complex models. An important constraint is the suturing constraint, which is created when a sufficient force is applied by the suture tip on to the tissue. This constraint allows only a sliding point along the suture to pass through a specific point on the tissue. This results in a virtual suturing model which can be built on for use in surgical simulations. Further investigations would be interesting to increase performance, accuracy and scope of the simulator. / Det här projektet syftar till att utveckla mjukvara för virtuell simulering av kirurgi som involverar knytande av suturtråd. Lagranges ekvationer används för att härleda energibevarande tillståndsekvationer. Lösningsmetoderna grundar sig i teori från området Differential-Algebraiska Ekvationer (DAEer), som avser att kontrollera Ordinära Differentialekvationer (ODEer) med algebraiska bivillkor. Ett implicit integrationsschema och Newtons metod används för att lösa systemet i varje steg. Utöver det så implementeras en kollisionsrespons-process baserad på det linjära komplementaritetsproblemet (LCP) för att hantera kollisioner och mäta deras krafter. Modeller har utvecklats för att representera olika typer av objekt. En spline-modell används för att representera suturtråden och ett mass-fjäder system för vävnaden. Valet baserades på deras höga prestanda samt starka anknytning till objektens fysiska egenskaper. Spline-modellen valdes också då dess kontinuitet innebär att den går att evaluera för en godtycklig punkt inom dess domän. Andra objekt, såsom stela kroppar, finns också definierade. Lagrangemultiplikator används för att definiera bivillkor i modellen. Detta tillåter konstruktionen av komplexa modeller. Ett viktigt bivillkor är sutur-bivillkoret som uppstår när tillräcklig kraft från spetsen på den kirurgiska nålen appliceras på vävnaden. Detta bivillkor tillåter att endast en glidande punkt längsmed suturen passerar genom en specifik punkt på vävnaden. Detta resulterar i en virtuell modell för stygn som kan byggas vidare på för användning i kirurgiska simulationer. Det vore intressant med ytterligare undersökningar för att förbättra prestandan, precisionen och simulatorns omfattning.