Versuch und Simulation auf dem Prufstand

摘要

Bei der Entwicklung neuer Getriebe werden die Simulation des Zahnradgetriebes und des Getriebegehauses separat durchgefuhrt. Darunter leidet die Genauigkeit. Ein neuer Workflow fuhrt nun die Zahnradberechnungen mittels analytischer Methoden und die Steifigkeits- und Festigkeitsberechnung mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) zusammen. Das Beste aus Analytik und Numerik erlaubt nun eine effiziente, genauere und umfassende Getriebeauslegung. Die Frage ist: Wie genau ist dieser Ansatz im Vergleich zum Prufstand? Mit dem neuen Verfahren lassen sich qualifizierte Aussagen uber das Verhalten des gesamten Getriebes machen. Dabei werden auch nichtlineare Effekte berucksichtigt, die durch Vorspannungen, Temperatureffekte, reibungsbehaftete Kontakte, Schraubenvorspannungen, Lagerspiel und Zahnflankenkontakt entstehen konnen. Im ersten Schritt wird dabei die Gehausesteifigkeit uber eine FEM-Software ("Ansys") berechnet und mittels der Superelement-Methode ein reduziertes Modell generiert. Die so erhaltenen Steifigkeitswerte lassen sich in Form einer Steifigkeitsmatrix automatisiert an die Zahnradauslegungssoftware "KISSsys" ubertragen. Dort wird im zweiten Schritt der Lagerversatz mit Berucksichtigung der Zahnrader, Wellen und Lager iterativ berechnet. Der Lagerversatz ist die Voraussetzung, um eine exakte Nachrechnung der Verzahnungen mit Kontaktanalyse (Pressung, Gerausch, ...) durchzufuhren. Die Lagerreaktionskrafte wiederum dienen im letzten Schritt dazu, die Deformationen und Spannungen im Gehause zu berechnen.