To calculate the load capacity of gear stages within complex drivetrains under varying external loads, multi-body-systems (MBS) are used to simulate the vibrational behaviour of integral systems. In order to model a flexible hypoid gear stage, methods like the modal reduction of FEM-models were already introduced. However, the modelling of such systems is complex, challenging and sensitive to its discretisation. The co-simulation within a multi-body-system simulation offers the possibility to outsource the calculation of the tooth contact and therefore the reaction forces under consideration of friction. This leads to a simplification and an improvement of the modelling of gear stages in multi-body-systems. The further developed co-simulation module offers a compromise between computational speeds and exact solutions. To improve the quality of the results and reduce the calculation time the load distribution calculation is investigated specifically. The article describes a method to reduce fluctuations of computed reaction forces and moments during gear movement. The aim is to keep the level of fluctuations of a high contact zone discretisation with a significant smaller contact point count. / Um die Belastbarkeit von Getriebestufen innerhalb komplexer Antriebsstränge unter variierenden äußeren Lasten zu berechnen, werden Mehrkörpersysteme (MKS) zur Simulation des Schwingungsverhaltens von integralen Systemen eingesetzt. Um eine flexible Getriebestufe mit Kegel- oder Hypoidradsätzen zu modellieren, wurden bereits Methoden wie die modale Reduktion von FEM-Modellen eingeführt. Die Modellierung solcher Systeme ist jedoch komplex, anspruchsvoll und empfindlich gegenüber ihrer Diskretisierung. Die Co-Simulation innerhalb einer Mehrkörpersystem-Simulation bietet die Möglichkeit, die Berechnung des Zahnkontakts und damit der Reaktionskräfte unter Berücksichtigung der Reibung auszulagern. Dies führt zu einer Vereinfachung und Verbesserung der Modellierung von Getriebestufen in Mehrkörpersystemen. Das weiterentwickelte Co-Simulations-Modul bietet einen Kompromiss zwischen Berechnungsgeschwindigkeit und exakten Lösungen. Um die Qualität der Ergebnisse zu verbessern und die Berechnungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wurde die Berechnung der Lastverteilung untersucht. Der Artikel beschreibt eine Methode zur Reduzierung von Schwankungen der berechneten Kräfte und Momente über der Eingriffsstrecke. Ziel ist es, die Schwankungen auf dem Level einer hohen Kontaktzonendiskretisierung mit einer deutlich geringeren Kontaktpunktanzahl zu halten.

Un modèle de trains planétaires est proposé afin de tenir compte de l’influence d’erreurs de position et d’excentricités en lien avec d’éventuels montages ‘flottants’ sur le comportement dynamique d’une transmission. La formulation théorique repose sur le formalisme des torseurs de déplacements infinitésimaux pour simuler à la fois les erreurs géométriques et les degrés de liberté du modèle. Une des propriétés principales de cette approche est que la géométrie des engrènements et les excitations correspondantes sont couplées aux degrés de liberté, conduisant ainsi à des excitations complexes présentant des modulations d’amplitude et de phase. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures sur banc d’essai et un très bon accord est obtenu en terme de partage de charge entre les satellites, validant ainsi le modèle de contact développé. Enfin, des résultats d’études paramétriques portant sur le rôle de certaines erreurs ainsi que sur l’apport éventuel de solaire et/ou satellites flottants dans des applications grandes vitesses concluent ce travail de thèse. / A dynamic model of planetary gears is presented which accounts for planet position errors and eccentricities for either rigid mounts or floating members. The theoretical formulation relies on infinitesimal generalised displacement screws which can simulate both errors and deflections. A unique feature of this model is that mesh properties (geometry and excitations) are coupled with the degrees-of-freedom thus leading to complex frequency and amplitude modulated excitation sources. For a number of planetary gears, it is found that the simulated load sharing between the planets compare well with the experimental evidence thus validating the contact modelling strategy. Finally, the results of extensive parameter analyses are displayed which illustrate the role of certain errors along with the interest and drawbacks of floating sun-gears or planets in high-speed applications.