Verzahnungsmodellierung für Systemsimulation

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.07.2016 bis 30.06.2019
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Getriebetechnik
Fördergeber:
Forschungsvereinigung Antriebstechnik FVA
Status:
Abgeschlossen

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+49 241 80 25368

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Ausgangssituation

Mit zunehmender Rechenleistung sind ebenfalls die Modellgrenzen zur Beschreibung dynamischer Vorgänge in Antriebssystemen gewachsen. Während in der Vergangenheit mit Drehschwingungsmodellen begonnen worden ist, sind heute Mehrkörpersimulationsmodelle (MKS-Modelle) mit sechs Freiheitsgraden pro Körper Stand der Technik. In der jüngsten Vergangenheit halten nun auch elastische Körper Einzug in die MKS. Diese erlauben ein erweitertes Verständnis der dynamischen Vorgänge innerhalb eines Antriebssystems. Für eine wirtschaftliche Modellbildung und eine angemessene Rechenzeit muss ein Modell mit homogenem Detailgrad aufgebaut sein. Dies bedeutet, dass grundlegend vermieden werden sollte nicht relevante Details in der Simulation einzubetten und in jedem Zeitschritt zu lösen. Demgegenüber gilt es alle relevanten Einflussgrößen zur Lösung der Modellbeschreibung einzubetten. Die heutige Ausgangssituation kann diesen allgemeinen Anforderungen im Hinblick auf die Simulation von Antriebssystemen mit Verzahnungsstufen nicht gerecht werden.

Forschungsziel

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, für die heutigen und auch zukünftigen Systemsimulationen von Antrieben mit Verzahnungs- bzw. Planetenstufen innerhalb der Mehrkörpersimulation einen angemessenen, homogenen Detailgrad zu erreichen. Dazu werden die mit STIRAK berechneten Zahneingriffssteifigkeiten und Lastverteilungen auf der Zahnflanke für die Mehrkörpersimulation in Form von Kennfeldern nutzbar gemacht. Hierdurch wird die Definitionslücke zwischen vereinfachter und extrem detaillierter Abbildung der Verzahnung geschlossen. Dementsprechend ist es praktisch möglich, auch in einem vollständigen Antriebstrangmodell in der Mehrkörpersimulation ortsrichtig die Verzahnungskräfte auf einen elastischen Körper aufzuprägen und FE basiert berechnete Zahnsteifigkeiten in der Mehrkörpersimulation zu nutzen.