KISSsys 03/2014 Tutorial 1. Zweistufiges Stirnradgetriebe KISSsoft AG Rosengartenstrasse Bubikon Schweiz

Transkript

1 KISSsys 03/2014 Tutorial 1 Zweistufiges Stirnradgetriebe KISSsoft AG Rosengartenstrasse Bubikon Schweiz Tel: Fax: info@kisssoft.ag

2 Vorwort Dieses Tutorial ist in drei Teile gegliedert, die in dieser Reihenfolge durchgearbeitet werden sollen. Es wird vorausgesetzt, dass der Anwender schon Grundkenntnisse in KISSsoft Zahnradpaar- und Wellen Berechnung sich angeeignet hat. TEIL I TEIL II erklärt, wie KISSsys zu starten ist. illustriert wie ein bestehendes KISSsys Modell gehandhabt wird. Hier sind auch grundsätzliche Bedienungsschritte beschrieben die im Teil III als bekannt vorausgesetzt werden. TEIL III bildet den Schwerpunkt dieses Tutorials. Hier wird vorgeführt wie ein Modell selbständig aufgebaut wird. Treten beim Durcharbeiten des Tutorials Fragen oder Probleme auf, hilft die KISSsoft Hotline unter der oben angegebenen Adresse gerne weiter / 34

3 Inhaltsverzeichnis 1 KISSsys Starten KISSsys aufrufen Auswahl des Projektverzeichnisses Öffnen eines KISSsys Modells Bedienungselemente und Ansichten Ansichten in KISSsys Ansichten und Fenster Querverbindungen zwischen Schema, 3D Ansicht und Baumstruktur Arbeiten in der 3D Ansicht Refresh All Ein- und Ausgabe von Daten Aufruf von KISSsoft Berechnungen Benutzung des Modells 001-KISSsysTutorial Kinematik berechnen Fuss- und Flankensicherheiten berechnen Ändern der Zahnraddaten, Wälzlager, Wellengeometrie Aufgabenstellung Aufbau des Systems Skizze des Systems Starten von KISSsys Laden der Vorlagendatei Grundsätzliches Elemente, Vorlagen Kopieren, umbenennen, löschen Zufügen Bezeichnungskonventionen Einfügen der Maschinenelemente Einfügen der Verbindungen Einfügen von externen Elementen Berechnungen definieren Zahnradpaar Definition Wellenberechnung Definition D Ansicht und Positionieren Positionierung der Wellen zueinander D Ansicht Gestalten der Benutzerschnittstellen Übersichten über Verzahnungs- und Lagerdaten User Interfaces Einfügen eines User Interfaces Eingabe des Textes Ausgabe von Resultaten Aufrufen von Funktionen Abschliessende Arbeiten Einstellung 3D Ansicht / 34

4 TEIL I, STARTEN VON KISSsys 1 KISSsys Starten 1.1 KISSsys aufrufen Starten Sie KISSsys über Windows-Start Programme KISSsoft KISSsys. 1.2 Auswahl des Projektverzeichnisses KISSsys arbeitet mit Projekten. Diese sind nichts anderes als Verzeichnisse, in denen die KISSsys Modelle und die dazugehörigen KISSsoft Dateien gespeichert werden. Bevor ein Modell in KISSsys geöffnet oder erstellt wird, muss definiert werden, in welchem Projekt (oder Verzeichnis) das KISSsys Modell abgelegt werden soll. Unter Datei Projekt öffnen, definiert man das Projektverzeichnis. Falls kein Projektordner gewählt wurde, werden sämtliche Resultate in das Standardverzeichnis abgespeichert. Zum Beispiel Benutzer\KISSsoft. Über die in der folgenden Abbildung markierte Schaltfläche wird das Projektverzeichnis ausgewählt. Für dieses Tutorial ist der Projektordner C:\Program Files (x86)\kisssoft \template zu wählen. Auswahl Projektverzeichnis 1.3 Öffnen eines KISSsys Modells Nachdem das Projektverzeichnis definiert ist, können die in diesem Ordner vorhandenen KISSsys Modelle über Datei Öffnen geöffnet werden. Für dieses Tutorial wird das Modell KISSsysTutorial-001.ks geöffnet. KISSsys sollte nun wie folgt aussehen: / 34

5 Ansicht von KISSsys nach öffnen des Modells KISSsys-Tutorial-001.ks Zu beachten ist, dass die Dateien nur aus dem vorher definiertem Projektverzeichnis ausgewählt werden sollen / 34

6 TEIL II, ARBEITEN MIT DEM FERTIGEN MODELL 2 Bedienungselemente und Ansichten 2.1 Ansichten in KISSsys Ansichten und Fenster Wählen Sie unter Menu Fester Teilen, um alle Fenster gleichzeitig zu sehen. KISSsys verfügt über die folgenden Ansichten: Menu Schnellwahl-Tasten 3D-Ansicht Tabs UserInterface Baumstruktur Nachrichten Tabellen Schema Ansichten im KISSsys Modell. Die Klassen, das Modell (Baumstruktur), die Vorlagen, die allgemeinen Meldungen, die Meldungen von den KISSsoft Berechnungen, Informationen und das Diagramm (Schema) können über Menu Ansicht ein- und ausgeblendet werden: Schaltflächen für Baumstruktur, Schema und Nachrichtenfenster / 34

7 Die Tabellen, das UserInterfaces und die 3D-Ansicht können minimiert, wiederhergestellt und geschlossen werden. Unter Fenster oder Tabs kann zwischen den einzelnen Fenstern gewechselt werden. Ein geschlossenes Fenster kann durch klicken mit der rechten Maustaste auf das entsprechende Element in der Baumstruktur und der Auswahl von Show wieder angezeigt werden. Man kann auch auf die entsprechenden Elementen Doppelklicken um die Fenster wieder darzustellen Querverbindungen zwischen Schema, 3D Ansicht und Baumstruktur Wird in der Baumstruktur ein Element angeklickt, so wird es grau markiert. Gleichzeitig wird das entsprechende Element in der 3D Ansicht mit einem Koordinatensystem zur Identifikation versehen: In der Baumstruktur selektiertes Element wird in der 3D Ansicht markiert Wird im Schema ein Element angeklickt, so wird es in der Baumstruktur und in der 3D Ansicht markiert. Wird der Mauszeiger im Schema über einem Element positioniert, erscheint dessen Name: Information zum Elementnamen im Schema / 34

8 2.1.3 Arbeiten in der 3D Ansicht In der 3D Ansicht kann mit der Maus das Getriebe mit der linken Maustaste gepackt und rotiert werden. Um ein- und aus zu zoomen ist die rechte Maustaste gedrückt zu halten und gleichzeitig die Maus zu bewegen. Mit gedrückt halten der mittleren Maustaste und gleichzeitigem bewegen der Maus, kann das Modell zur gewünschten Position bewegt werden Refresh All Daten und Darstellungen werden aktualisiert, wenn der Refresh All Befehl ausgeführt wird. Dieser Befehl bewirkt, dass z.b. die 3D Ansicht aktualisiert wird, wenn beispielsweise der Kopfkreisdurchmesser eines Zahnrades geändert wurde. Weiter wird der Leistungsfluss im Schema aufgefrischt, nachdem eine neue Kinematik berechnet wurde. 2.2 Ein- und Ausgabe von Daten In den User Interfaces und Tabellen sind folgende Textelemente vorhanden Merkmal Typ Benutzung Schwarze Schrift Ausgaben / Text In schwarzer Schrift werden Resultate angezeigt die sich je nach Berechnung ändern. Ebenfalls in schwarzer Schrift sind unveränderliche Textelemente, z.b. Beschriftungen gehalten. Rote Schrift Eingaben In Feldern in roter Schrift können Zahlenwerte direkt eingetippt oder per Doppelklick Werte aus einer Liste ausgewählt werden. Die eingegebenen oder gewählten Werte werden dann in den entsprechenden Variablen gespeichert. Grauer Hintergrund Funktionen Funktionen werden per Doppelklick auf das entsprechende Feld aufgerufen. 2.3 Aufruf von KISSsoft Berechnungen Über die Baumstruktur gelangt man durch Doppelklick auf die KISSsoft Symbole direkt in die KISSsoft Berechnung des entsprechenden Elementes, z.b. einer Welle. Im Überblick sehen die KISSsoft Symbole foldermassen aus: Teilausschnitt aus KISSsoft Berechnungen / 34

9 3 Benutzung des Modells 001-KISSsysTutorial 3.1 Kinematik berechnen Im UserInterface Tab können individuell definierte variablen verändert, berechnet und angezeigt werden. Für dieses Tutorial wird die Berechnung der Kinematik per Doppelklick auf die Funktion Kinematik gestartet. Entsprechend werden alle Drehzahlen, Momente und Lagerkräfte berechnet und aktualisiert. Die Ausgaben für die Untersetzung i tot sowie der Ausgangsdrehzahl und des Eingangsdrehmomentes werden zusätzlich angezeigt. Ausgaben im User Interface nach durchgeführter Kinematik Berechnung Das Verhältnis der Drehzahlen ergibt die Untersetzung, ebenso das Verhältnis der Drehmomente (bis auf das Vorzeichen). Die Drehzahl am Eingang und das Drehmoment am Ausgang kann direkt eingegeben werden. Zu beachten ist, dass das Vorzeichen des Drehmomentes darüber entscheidet, ob ein Leistungseingang oder ausgang vorliegt. Werden die Daten für die Eingangsdrehzahl und/oder das Ausgangsdrehmoment geändert, so ist erneut die Berechnung der Kinematik auszuführen (Doppelklick auf Kinematik ) damit die Resultate nachgeführt werden. 3.2 Fuss- und Flankensicherheiten berechnen Ausführen der Funktion Strength (Doppelklick) bewirkt, dass zuerst noch einmal die Kinematik berechnet wird. Anschliessend werden die KISSsoft Festigkeitsrechnungen für die Zahnräder, Lager und Wellen durchgeführt. Die resultierenden Sicherheiten für Flanke und Fuss der Zahnräder im Modell werden entsprechend angezeigt. Dabei wird die geforderte Lebensdauer (hier h) berücksichtigt: / 34

10 Ausgabe der berechneten Sicherheiten für Fuss und Flanke Soll die Berechnung für eine andere Lebensdauer durchgeführt werden, so muss hierzu die Solllebensdauer in KISSsoft geändert werden. Über Aufruf der Funktion GP1 gelangt man in die KISSsoft-Maske für die erste Stufe und ändert hier unter Tab Belastung die geforderte Lebensdauer von h auf z.b h (muss für die zweite Stufe wiederholt werden). Damit der Wert auch tatsächlich abgespeichert wird, muss Berechnen oder F5 gedrückt und KISSsoft geschlossen werden: Ändern der geforderten Lebensdauer In KISSsys kann die Festigkeitsberechnung jederzeit erneut durch Aufruf der Funktion KISSsoft durchgeführt werden. 3.3 Ändern der Zahnraddaten, Wälzlager, Wellengeometrie Die Zahnräder, Wellen und Lager können in KISSsoft in bekannter Weise geändert werden. Dazu wird per Doppelklick auf die KISSsoft Berechnungselemente (blaue Elemente), welche in der Baumstruktur enthalten sind, KISSsoft aufgerufen. In der KISSsoft Umgebung kann beispielsweise in einer Zahnradberechnung eine Feinauslegung vorgenommen werden oder in einer Wälzlagerberechnung von Rillenkugellager auf Pendelrollenlager umgeschaltet werden. Damit die vorgenommenen Änderungen aktiv werden, muss in jedem Fall Berechnen F5 gedrückt werden. Somit werden die in der KISSsoft-Maske geänderten Werte auch in den dahinter liegenden Variablen abgespeichert. KISSsoft muss nach den Änderungen geschlossen werden. Bei der Verwendung des graphischen Welleneditors ist zu beachten, dass keine in der Baumstruktur definierten Elementen (z.b. Lager) entfernt oder hinzugefügt werden. Die Anzahl und der Typ der auf den Wellen angeordneten Elemente werden nur über die Baumstruktur in KISSsys definiert / 34

11 TEIL III, AUFBAU DES MODELLS 4 Aufgabenstellung Es soll ein KISSsys Modell für die Berechnung eines zweistufigen Stirnradgetriebes mit integrierter Stirnrad-,Wellen-, und Lagerberechnung erstellt werden. Dieses Modell kann dann für Auslegungen oder Nachrechnungen solcher Systeme verwendet werden. Am Schluss entspricht das erstellte Modell dem Modell KISSsysTutorial Aufbau des Systems Das neue System wird aus Elementen wie Zahnrädern, Wellen usw. sowie den dazugehörigen KISSsoft Berechnungen zusammengefügt. Diese Elemente werden aus einer Bibliothek, den sogenannten Vorlagen oder Templates entnommen. 5.1 Skizze des Systems Bevor mit dem eigentlichen Modell gestartet werden kann, empfehlen Wir eine Skizze des Systems anzufertigen. Diese wird für die Bezeichnungen der einzelnen Elemente gebraucht und gibt dem Anwender einen guten Überblick über das zu modellierende Getriebe. Überblicksskizze des Getriebes 5.2 Starten von KISSsys Zuerst wird ein neues Verzeichnis angelegt, z.b. auf C:\, mit dem Namen MyTutorial. Nun wird KISSsys gestartet und das Verzeichnis MyTutorial als Projektordner geöffnet. KISSsys wird mit einem leeren Modell geöffnet. Dieses leere Modell wird nun über Datei Speichern unter mit einem Namen versehen, z.b. KISSsysTutorial / 34

12 Damit ein neues System aufgebaut oder ein bestehendes geändert werden kann, muss KISSsys im Administrator Modus betrieben werden. Dieser wird in der Schnellwahl-Leiste oder im Menü Extras aktiviert: Umschalten in Administrator Modus Kann die Option Administrator nicht gewählt werden, so ist die dafür benötigte KISSsys Lizenz nicht vorhanden, in diesem Fall ist KISSsoft AG zu kontaktieren. 5.3 Laden der Vorlagendatei Die Vorlage Bibliothek mit den Standard Elementen, werden mit der Aktivierung des Administratormodus im Tab Vorlage automatisch aufgerufen. Falls eine spezifische Bibliothek geladen werden sollte, dann unter Datei Vorlagen öffnen. Unter Vorlagen sind nun sämtliche Elemente, die in KISSsys verwendet werden können, vorhanden: Element Bibliothek nach Laden der Vorlagendatei. Nach diesem Schritt kann nun mit dem Aufbau eines neuen Systems begonnen werden / 34

13 5.4 Grundsätzliches Elemente, Vorlagen Ein KISSsys Modell wird aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt. Diese werden in einer Baumstruktur angeordnet. Es gibt verschiedene Arten von Elementen: Ordner Maschinenelemente (graue Symbole) Verbindungen Berechnungen zu den Elementen (blaue Symbole) Grafiken Tabellen Sie stehen in einer Bibliothek, den Vorlagen, zur Verfügung. Die Vorlagen können benutzerspezifisch angepasst werden (nur für geübte Benutzer zu empfehlen). Die Vorlagen wiederum basieren auf den Klassen. Diese werden in der Regel nicht benötigt. Zwischen den Modellelementen und Vorlagen kann durch Wahl der entsprechenden Reiter hin und her navigiert werden: Auswahl Modellelemente und Vorlagen Das KISSsys Modell wird unter Modell zusammengestellt Kopieren, umbenennen, löschen Elemente werden aus den Vorlagen in die Baumstruktur über Ctrl+C / Ctrl+V oder durch klicken mit der rechten Maustaste und anwählen von kopieren / einfügen kopiert. Alternativ können diese auch über drag and drop eingefügt werden. Löschen ist über Del oder durch klicken mit der rechte Maustaste und anwählen von löschen möglich. Umbenennen der Elemente erfolgt über die rechte Maustaste. Achtung: Umbenennen eines Elementes kann dazu führen, dass Verbindungen zu diesem Element ungültig werden. Dieses manuelle Hinzufügen der Elemente aus der Vorlage ins Modell ist die klassische Methode Zufügen In diesem Menu werden zwei Assistenten zur Verfügung bereitgestellt, welche neu ab der KISSsoft Version Verfügbar sind. Menu Zufügen / 34

14 Diese neuen Funktionen können für die Modellbildung als Alternative zur klassischen Methode benutzt werden. Das Menu parallele Wellen ist ein Assistent um Stirnrad Getriebe aufzubauen. Es gibt auch einen zweiten Assistenten für Planetenstufen. Die Assistenten führen den Anwender Schritt für Schritt durch das aufzubauende Modell. Dies beinhaltet nur den Modellaufbau ohne die Tabellen. Die Auswahl der Assistenten kann auch durch Klicken auf aufgerufen werden. Mit dem Elemente-Box werden die am meisten benutzten Elemente aus der Vorlage aufgeführt. Die Elemente-Box kann auch direkt durch Klicken auf geöffnet werden. Assistenten: links: parallele Wellen; rechts: Elementebox Bei beiden Assistenten wird das Hinzufügen der Elementen durch klicken des entsprechenden Elementes in das vorselektierte Element (Gruppe oder Welle) hinzugefügt Bezeichnungskonventionen Unter Extras Einstellungen Elemente, kann man die Standardeinstellung für die einzelnen Elemente ändern. Es besteht die Möglichkeit diese bei hinzufügen automatisch benennen zu lassen oder das System explizit nach einer neuen Bezeichnung fragen zu lassen. In diesem Tutorial wird mit der Standardeinstellung gearbeitet / 34

15 5.5 Einfügen der Maschinenelemente Der Aufbau dieses Modelles wird mit Hilfe des Assistenten parallele Wellen aufgebaut. Sämtliche Maschinenelemente werden in einer Gruppe angeordnet. Dazu wird aus den Vorlagen das Element ksysgroup in den Elementen Baum im Hauptverzeichnis (_O.) kopiert. Beim Einfügen des Elementes kann sein Name geändert werden, z.b. in GB. ksysgroup hinzufügen Menu Zufügen System von Wellen, aktivieren. 1. Hauptverzeichnis wird automatisch ausgewählt 2. ksysgroup hinzufügen 3. Im Element Baum erscheint die soeben erstellte Gruppe 4. Im Diagramm ist nun die neu erstellte Gruppe GB ersichtlich Der Assistent führt den Anwender Schritt für Schritt zum fertigen Modell. Nun fügt man eine neue Welle hinzu. Die Welle platziert sich automatisch unter die soeben definierte Gruppe GB. Zusätzlich erscheinen im Assistenten die Maschinen Elementen, welche für die Stirnrad Stufen nötig sind. Wichtig in der Handhabung mit dem Assistenten ist, dass man Welle für Welle abarbeitet. Die Konfiguration der ersten Welle sieht wie folg aus: 1. Maschinenelement hinzufügen shaft1 Wellenelemente werden frei geschalten 2. Wellenelemente hinzufügen; shaft1 beinhaltet folgende Elemente a. 1 x Kupplung (ksyscoupling)1 x Zahnrad (ksysgear) b. 2 x Lager (ksysrollerbearing) Die Reihenfolge der Elemente kann später im Welleneditor geändert werden. 3. Die Wellenberechnung in die shaft1 hinzufügen 4. Zurück ins Hauptmenu / 34

16 Konfiguration shaft 1 Bitte das Modell komplettieren wie unten angegeben. shaft2 1. Maschinenelment hinzufügen 2. Wellenelemente hinzufügen; shaft2 beinhaltet folgende Elemente: a. 2 x Lager (ksysrollerbearing) b. 2 x Zahnräder (ksysgear) 3. Die Wellenberechnung in die shaft2 hinzufügen 4. Zurück ins Hauptmenu shaft3 1. Wellenelement hinzufügen 2. Maschinenelemente hinzufügen, die Shaft2 beinhaltet folgende Elemente a. 2 x Lager (ksysrollerbearing) b. 1 x Zahnräder (ksysgear) c. 1 x Kupplung (ksyscoupling) 3. Die Wellenberechnung in die shaft3 hinzufügen 4. Zurück ins Hauptmenu / 34

17 Wellendefinition 5.6 Einfügen der Verbindungen Nächster Schritt beinhaltet die Verknüpfungen zwischen den einzelnen Wellen, welche unter Randbedingungen gefunden werden kann. Unter Verbindungen ksysconstraints, fügt man Verbindungen hinzu Zahnrad Verknüpfungen / 34

18 1. Verknüpfung zwischen dem Zahnradpaar erstellen ksysgearpairconstraint 2. Ritzel (z1) Element 1 3. Rad2 (z2) Element 2 4. Bestätigen 5. Zahnradpaar Berechnung hinzufügen 6. Zurück ins Hauptmenu Die gleichen Schritte für die zweite Stirnrad Stufe durchführen. 5.7 Einfügen von externen Elementen Um das Modell fertig zu stellen, benötigt es noch die Ein-, respektive Ausgangselementen. In KISSsys sind diese als ksysspeedorforce definiert. Diese Elemente stellen beispielsweise externe Maschinen wie Motoren oder Generatoren dar. Deshalb sind sie ausserhalb der Gruppe GB also ausserhalb dem eigentlichen Getriebe zu platzieren. Für die Auswahl ist es notwendig mit dem Pfeil ins Hauptmenu des Assistenten zu gelangen. In diesem Tutorial werden die Eingangsdrehzahl und das Ausgangsdrehmoment vorgegeben. Danach eine Stufe im Elementbaum hoch. Ein- und Ausgangselemente definieren / 34

19 Antriebselement: 1. ksysspeedorforce Element hinzufügen Input benennen 2. Das Input Element mit der Kupplung aus der ersten Welle Shaft1 Verknüpfen (^.GB.Shaft1.Coupling1) 3. Speed constrained Yes. In diesem Element wird die Drehzahl mit /min berücksichtig 4. Mit OK bestätigen Ein- respektive Ausgangsdefinition Abtriebselement: 1. ksysspeedorforce Element hinzufügen Output benennen 2. Das Output Element mit der Kupplung aus der letzten Welle Shaft3 Verknüpfen (^.GB.Shaft3.Coupling2) 3. Torque constrained Yes. In diesem Element wird das Drehmoment mit Nm berücksichtig 4. Power/Torque input Torque with sign. Da man dieses Modell möglichst universell einsetzen möchte, wird hier nicht der fixe Abtrieb mit Torque driven / Output definiert sondern mit Torque with sign. Diese Einstellung ermöglicht den Anwendern den Leistungsfluss direkt über das Vorzeichen zu steuern. 5. Mit OK bestätigen 6. Und den Assistenten schliessen 7. Aktualisieren 8. Kinematik berechnen Das fertige Modell sieht wie folgt aus / 34

20 Zweistufiges Getriebe ohne und mit Berechnung der Kinematik Mit dem Berechnen der Kinematik wird im Diagramm der Leistungsfluss in roter Farbe sichtbar. Es ist nun auch visuell kontrollierbar ob die Kinematik so wie gewünscht eingestellt wurde. Wenn im Diagramm die beiden Enden der Ein- und Ausgangspfeile an einem Punkt zusammenkommen, können die Enden für die bessere Übersicht mit der Maus gepackt und umpositioniert werden. 5.8 Berechnungen definieren Bei den Berechnungen ist stets mit den Zahnradpaaren zu beginnen. Die errechneten Zahngeometrien werden an die Wellen weitergeleitet. Diese Daten könne dann schliesslich für die Wellenberechnung verwendet werden. Wie schon in der Aufgabenstellung definiert, wird dieses Modell für Neuauslegung oder Nachrechnung gebraucht. Die Zahnrad-, sowie Wellendaten werden in diesem Tutorial vereinfacht dargestellt Zahnradpaar Definition Die Zahnraddaten werden mit Hilfe der Grobauslegung in KISSsys definiert. Nach klicken mit der rechten Maustaste auf die Zahnradpaar-Berechnung GearPar_const1_calc findet man in der Liste die Zusatzfunktion GearSizing. Mit Hilfe dieser Funktion ermittelt KISSsys, durch Eingabe des Übersetzungsverhältnisses, den Eingriffs- und Schrägungswinkel, die Zahnraddaten / 34

21 Grobauslegung der Zahnradpaare Die Daten für die erste Stufe sind wie folgt: - i = 5 (Ratio per stage) - α = 20 (Pressure angle) - β = 15 (Helix angle) Diesen Schritt auch für die zweite Zahnradpaar Berechnung durchführen. Die Daten für die zweite Stufe sind wie folgt: - i = 4 - α = 15 - β = 0 Modifizieren der Zahnräder kann in einem späteren Zeitpunkt in KISSsoft vorgenommen werden. Die Grobauslegung gibt dem Benutzer die ersten Anhaltspunkte / 34

22 5.8.2 Wellenberechnung Definition Durch Doppelklick auf die Wellenberechnungen Shaft1_calc, Shaft2_calc und Shaft3_calc soll nun nacheinander die KISSsoft Wellenberechnung durchgeführt werden. Hier kann im grafischen Welleneditor die Welle aus modelliert werden. Beim Öffnen des graphischen Welleneditors ist erst einmal nur zu erkennen welche Maschinenelemente vorhanden sind. Die Welle muss noch Schritt für Schritt aufgebaut werden: 1. Im Elementbaum Aussenkontur anwählen: Aus der rechten Leiste Zylinder mit y=0, l=130mm, d=20mm einfügen. 2. Im Elementbaum Coupling1 anwählen: y= 120mm, l=20mm, d=20mm einstellen. 3. Im Elementbaum z1(gearpair_const1) anwählen: y= 30mm einstellen 4. Im Elementbaum RollerBearing1 anwählen: y=10mm, Lagerart auf Loslager, Innendurchmesser d auf 20mm ändern. 5. Im Elementbaum RollerBearing2 anwählen: y=100mm, Lagerart auf Festlager beidseitig angestellt, Innendurchmesser d auf 20mm ändern. 6. Wellenberechnung mit oder mit F5 durchführen. (Die auftretenden Hinweismeldungen sind mit ok weg zu klicken. Diese sind für die Betrachtungen in diesem Tutorial nicht zu beachten) Nach diesen Einstellungen und der durchgeführten Wellenberechnung sollte die erste Welle folgendermassen aussehen: Wellengeometrie Shaft1 Nun kann das KISSsoft Fenster geschlossen werden. Mit der gleichen Vorgehensweise wie bei Shaft1, können die Einstellungen für Shaft2_calc und Shaft3_calc nacheinander vorgenommen werden. Alle drei Zylinder sind dabei gleich Lang und besitzen den gleichen Durchmesser. Die zu übernehmenden Einstellungen für die jeweiligen Wellenberechnungen sind unten aufgelistet / 34

23 Shaft2_calc: Zylinder: l=130mm, d=20mm z2(gearpair_const1): y=30mm z3(gearpair_const2): y=70mm RollerBearing3: y=10mm, Lagerart=Loslager RollerBearing4: y=100mm, Lagerart=Festlager beidseitig angestellt Wellengeometrie Shaft2 Shaft3_calc: Zylinder: l=130mm, d=20mm Coupling2: y=120mm, l=20mm, d=20mm z4(gearpair_const2): y=70mm RollerBearing5: y=10mm, Lagerart=Loslager RollerBearing6: y=100mm, Lagerart=Festlager beidseitig angestellt / 34

24 Wellengeometrie Shaft3 Nachdem auch die Wellenberechnung Shaft3_calc mit durchgeführt wurde, kann das Fenster geschlossen werden. Die weiteren Schritte erfolgen nun wieder in der KISSsys Umgebung D Ansicht und Positionieren Um die soeben definierte Geometrie in KISSsys darzustellen, fügt man zuerst aus der Elemente-Box unter Systemelemente die ksys3dview in die Baumstruktur ausserhalb des GB hinzu. Elemente-Box Systemelemente / 34

25 Durch Doppelklicken oder mit der rechten Maustaste auf das ksys3dview Element unter Show öffnet KISSsys die 3D Ansicht. Zu Beginn überlagern die Wellenelemente alle um den Koordinatenursprung. 3D Ansicht nicht positioniert Positionierung der Wellen zueinander Die Positionierung der Wellen zueinander steht jetzt noch aus. Die Welle 1 wird in diesem Beispiel als Referenz gesetzt. Diese ist wie in einem CAD-System mit einer Baugruppe gleich zu setzen. Alle restlichen Elemente werden auf diese Welle referenziert. Die Welle 2 soll parallel zur Welle 1 sein, der Abstand entspricht dem Achsabstand der Zahnräder der ersten Stufe. Die Welle 3 soll dann parallel zur Welle 2 liegen, der Achsabstand ergibt sich wieder aus der Zahnradberechnung. Die Positionierung wird durch Aufruf des Dialoges der Wellen definiert. Dazu rechter Mausklick auf die Wellen Shaft1, Shaft2 und Shaft3 und die Auswahl von Dialog vornehmen. Aufruf des Wellendialoges Für die Welle Shaft1 wird Parallel to Shaft/Group gewählt. Wie oben schon beschrieben wird die Welle Shaft1 somit fixiert. Wenn die Welle Shaft1 an einer spezifischen Position positioniert werden soll, kann man die jeweiligen Einstellungen im darauf folgenden Fenster vornehmen. In diesem Beispiel fixiert man es am Ursprung (0/0/0) / 34

26 Fixieren von Welle 1 Als zweites wird die Zwischenwelle Shaft2 relativ zur Antriebswelle Shaft1 positioniert. Unter Dialog wird zunächst According to gear pair gewählt: According to gear pair Formeln im Positionierungsdialog Das entsprechende Zahnradpaar definieren und die Definition nach Formulas bestimmen. Mit dieser Funktion werden nach jeder Anpassung der Zahngeometrien die 3D-Ansicht neu dargestellt. Diesen Schritt auch für die Welle s3 durchführen D Ansicht Nachdem die Wellen zueinander positioniert sind, kann nun die 3D Ansicht mit Hilfe des Refresh neu aufgebaut werden. Es erscheint die folgende Darstellung: Button 3D Ansicht des Systems / 34

27 6 Gestalten der Benutzerschnittstellen 6.1 Übersichten über Verzahnungs- und Lagerdaten Aus der Elemente-Box werden die folgenden zwei Tabellen in die Baumstruktur eingefügt: GearPairCalulations und HelicalGears : Vordefinierte Tabellen Die Tabellennamen können frei definiert werden und habe keinen Einfluss auf die darzustellenden Werte. Mit einem rechtem Mausklick und Auswahl von Show (oder durch Doppelklick) werden nun die zwei Tabellen angezeigt. Unter Fenster Teilen ist es möglich alle drei Fenster gleichzeitig sichtbar zu machen. Eingefügte Tabellen für die Verzahnungsdaten und KISSsoft Zahnradberechnungen. Diese Tabellen geben einen Überblick über die verwendeten Parameter / 34

28 6.2 User Interfaces Einfügen eines User Interfaces Eine frei konfigurierbare Tabelle als Übersicht über die Haupteingaben und die Hauptresultate soll jetzt eingefügt werden: Aus der ElementeBox kann nun auf die gleiche Weise wie im vorherigen Kapitel die UserInterface Tabelle in die Baumstruktur ausserhalb der GB hinzugefügt werden. Mit Show lässt sich die Tabelle wiederum anzeigen. Unter Dialog lassen sich die Anzahl Zeilen und Spalten verändern Eingabe des Textes Handelt es sich bei der Eingabe nur um einen Text, kann er direkt in das bestimmte Feld hineingeschrieben werden. Vorbereitung der Ein- Ausgabemaske Ausgabe von Resultaten Die in Abbildung 38 grau hinterlegten Felder sind errechnete Werte, diese sind in KISSsys als Ausdruck deklariert. Diese Resultate werden anhand folgendem Beispiel vorgeführt. Das Eingangsdrehmoment findet man im Element ksysspeedorforce unter Eigenschaften Torque. Eigenschaft "ksysspeedorforce" / 34

29 Die Variable Torque mit der gedrückten rechten Maustaste auf die gewünschte Zelle ziehen und loslassen. Danach kommt das Auswahlfenster, in dem man zwischen Text, Referenz und Ausdruck wählen kann. Texte sind als String hinterlegt, Referenzen sind Ausdrücke, die man in der Tabelle ändern kann (Eingangsdrehzahl als Beispiel) und der Ausdruck ist ein auszugebener Wert. Ausdruck hinzufügen Alternativ kann man die Werte auch folgendermassen in das UserInterface kopieren: Im Eigenschaften- Fenster auf die gewünschte Variable klicken, dann im UserInterface das gewünschte Feld wo es kopiert werden sollte wählen. Je nach Wunsch, kann die Variable dann durch klicken auf eines der Symbole (als Variablennamen), (Wert als Referenz) oder (Wert als Ausdruck) in das vorher definierte Feld eingefügt werden. Nun mit diesem Verfahren, die restlichen Ausdrücke vervollständigen. Die Sicherheitswerte des Zahnfusses, sowie der Flanke findet man in der Zahnradpaarberechnung. Das UserInterface sollte nun wie folgt aussehen. UserInterface mit allen Ausdrücken Nächster Schritt ist das hinzufügen der veränderbaren Werte, hier in KISSsys als Referenz genannt. Die blauen Felder in der Tabelle wie oben angeführt mit Referenz-Werten Vervollständigen. Die Werte in den Zellen werden nicht schwarz sondern rot dargestellt / 34

30 Die Problematik dabei ist, dass man erst mit der Erfahrung, die Bezeichnungen der einzelnen Elemente kennt. Hier eine kleine Hilfestellung: Calc Method Shaft angles Efficiency Zahnradpaarberechnung (GearPair_const1_calc, GearPair_const2_calc) calcmethod ksysshaft (Shaft1, Shaft2) angle ksysgearpairconstraint (GearPair_const1, GearPair_const2) eta UserInterface mit allen Referenzen Weiter soll nun die gesamte Untersetzung ausgegeben werden. Diese berechnet sich aus der Eingangs- und der Ausgangsdrehzahl. Sie soll rechts vom Feld i tot erscheinen. Dazu wiederum rechter Mausklick auf das Feld rechts von i tot, Real einfügen. Als Ausdruck wird nun die folgende Formel eingegeben: Berechnen der gesamten Untersetzung aus den Drehzahlen am Eingang und am Ausgang. Es ist auch möglich Real-Variablen in einen Text umzuwandeln. Der Wirkungsgrad kann aus der aus Eingangs- und Ausgangsleistung berechnet werden. Dazu selektiert man das gewünschte Feld mit der rechten Maustaste und wählt String einfügen. Unter Ausdruck muss dann folgender Text eingegeben werden. Dieser prüft zuerst ob die Eingangsleistung nicht 0 ist und konvertiert (CADH_ValToStr()) danach den gerundeten Wirkungsgrad (CADH_Round(Wert, Anzahl Stellen)), in einen Text. An diesen Ausdruck wird dann noch % angefügt. Mit OK wird der Ausdruck bestätigt. Es muss darauf geachtet werden, dass bei fehlerhafter Eingabe der Ausdruck gelöscht wird / 34

31 Berechnung des Wirkungsgrades und die Umwandlung in einen Text Berechnung des Wirkungsgrades und die Umwandlung in einen Text Aufrufen von Funktionen Im das UserInterface können auch Funktionen ausgeführt werden. In diesem Beispiel werden vier solcher Funktionen verwendet: - Funktion Kinematik berechnet die Kinematik des Modells - Funktion Strength führt die Festigkeitsberechnungen durch - Funktion GP 1 ruft KISSsoft für die Zahnräder der ersten Stufe auf - Funktion GP 2 ruft KISSsoft für die Zahnräder der zweiten Stufe auf Funktionen werden ebenfalls in ein Feld im UserInterface eingetragen. Dies erfolgt mit einem rechten Mausklick auf das gewünschte Feld und Funktion einfügen. Es muss ein Namen für die Funktion und die auszuführenden Befehle müssen definiert werden / 34

32 Für die Funktion Kinematik ist folgendes einzugeben: Der Funktionsname Kinematik erscheint im User Interface, hat aber sonst keine Bedeutung. _O.System.calcKinematic(); bedeutet dass unter System, die Funktion calckinematic aufgerufen wird (leere Klammern da keine Argumente übergeben werden, ; als Abschluss des Befehles) ksys_refresh entspricht dem Refresh All, damit wird sichergestellt dass die berechneten Grössen (hier die Drehzahl am Ausgang und das Drehmoment am Eingang) im User Interface aktualisiert werden. Einzugebender Text: _O.System.calcKinematic(); ksys_refresh(); Funktion zur Berechnung der Kinematik Für die Funktion Strength ist folgendes einzugeben: In einem ersten Schritt wird hier zuerst noch einmal die Kinematik neu berechnet. _O.System.kSoftCalculate(); bedeutet dass unter System, die Funktion ksoftcalculate aufgerufen wird (leere Klammern da keine Argumente übergeben werden ; als Abschluss des Befehles). Diese ruft alle KISSsoft Festigkeitsberechnungen auf. Einzugebender Text: _O.System.calcKinematic(); _O.System.kSoftCalculate(); ksys_refresh(); Funktion zur Berechnung der Festigkeiten / 34

33 Für die Funktionen GP 1 und GP 2 : Der Befehl ksoftinterface öffnet die entsprechende KISSsoft Berechnung. Es muss jedoch der ganze Pfad angegeben werden, damit klar ist, welche KISSsoft Berechnung aufgerufen wird. Einzugebender Text: _O.System.calcKinematic(); _O.GB.kSysGearPair_const1.GearPair_const1_calc. ksoftinterface(); _O.System.calcKinematic(); ksys_refresh(); Funktion für den Aufruf von KISSsoft für die Zahnräder der Stufe 1 (für Stufe 2, analog) Das User Interface beinhaltet nun vier grau hinterlegte Funktionen die per Doppelklick ausgeführt werden können: Eingefügte Funktionen im User Interface / 34

34 7 Abschliessende Arbeiten 7.1 Einstellung 3D Ansicht Über Systemspezifische Einstellungen können Farbe und Aussehen der Elemente der 3D Ansicht verändert werden. 3D spezifische Einstellungen Um die die Zähne der Zahnräder sichtbar zu machen, sollte dabei im folgenden Fenster der Representationsmodus von Graphic Elements auf Solid Elements geändert werden. Mögliche Einstellungen für die 3D Ansicht Nachdem man die grafischen Einstellungen übernommen hat, sollte das Fertige Modell folgendermassen aussehen: 3D Darstellung des fertigen Modells / 34