KISSsoft 03/2014 Tutorial 3

Transkript

1 KISSsoft 03/2014 Tutorial 3 Schaltgetriebe mit Planetendifferenzial KISSsoft AG Rosengartenstrasse Bubikon Schweiz Tel: Fax: info@kisssoft.ag

2 Vorwort Das Tutorial ist in zwei Teile gegliedert, die in dieser Reihenfolge durchgearbeitet werden sollen. Teil I Einführung, erklärt, wie KISSsys zu starten ist und die wichtigsten Punkte, die beim Modellaufbau zu beachten sind. Teil II Modellierung, illustriert wie in KISSsys ein komplexes Getriebe mit verschiedenen Leistungszweigen aufgebaut wird. Treten beim Durcharbeiten des Tutorials Fragen oder Probleme auf hilft die KISSsoft Hotline unter der oben angegebenen Adresse gerne weiter / 35

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Zusammenfassung der wichtigsten Punkte Systematisches Vorgehen Errata und Bemerkungen Aufgabenstellung KISSsys aufrufen Auswahl des Projektverzichnisses Nutzen von KISSsys im Administrator Modus Laden der Vorlagendatei Aufbau des Modells Baumstruktur Wellen und Wellengruppen Maschinenelemente Verbindung der koaxialen Wellen Verbindungen der Zahnräder Stirnradpaarverbindungen Verbindung Planet/Sonne, Sonne/Hohlrad Definition der Randbedingungen KISSsoft Berechnungselemente Eingabe von Zahnrad- und Wellendaten Zahnraddaten Eingabe der Wellendaten D Grafik D Grafik in Baumstruktur hinzufügen Positionierung der Wellen Positionierung der Wellengruppe Middle Positionierung der Wellengruppe Main Positionierung der Gruppe Planet Arbeiten mit der 3 D Grafik Innendurchmesser der Zahnräder Farbe und Transparenzeinstellungen Einfügen von CAD Daten Schlten der Gänge Grundinformation über Schaltelemente Anwendung im Beispiel Aufrufen der Funktion Verwenden der Schalttabelle User Interface Eingabe der Leistung Funktionsaufrufe im UserInterface Abschliessende Arbeiten Einfügen des Drehzahlverhältnisses zwischen der vorderen und hinteren Achse / 35

4 6.2 Eingabe des Wirkungsgrades Einstellungen zur Berechnungsmethodik Anhang Code (Zeilennummer nicht Teil des Codes) Erklärungen Code um Innendurchmesser di der Zahnräder zu definieren / 35

5 1 Einführung 1.1 Zusammenfassung der wichtigsten Punkte 1. Bei überlagerten Wellen (z.b. Losrad, Hohlrad und Sonne der Planetenstufe) müssen die Wellen (element ksyscoaxialshaft ) in die dazugehörige Gruppe ksysgroup hinzugefügt werden. 2. Die Berechnung der Dreiräder wird in KISSsoft mittels des Berechnungselementes ksoft3helicalgears durchgeführt. 3. Die Drehzahlen an den beiden Ausgängen (Vorder- und Hinterachse) werden miteinander in Bezug gestellt. Dazu ist eine Drehzahl am Ausgang als Constraint=Yes zu setzen. Weiter wird ein Ausdruck verwendet, mittels dessen die eine Drehzahl (die der Vorderachse) aus der anderen (der Hinterachse) berechnet wird (dazu ist eine Iteration nötig) (Siehe Abschnitt 6.1) 4. Damit die notwendige Iteration nach den Drehzahlen ausgeführt wird muss iteration for torque and speed with damping gesetzt werden (Siehe Abschnitt 6.3). 1.2 Systematisches Vorgehen Während dem Modellaufbau ist das schrittweise Vorgehen sehr zu empfehlen: 1. Planung: Namensgebung, Umfang und Ziele des Modells 2. Maschinenelement in der Baumstruktur einfügen (graue Icons) 3. Maschinenelemente verbinden (graue Icons) 4. Leistungsquellen und senken definieren 5. KISSsoft Berechnungen zu den Maschinenelementen hinzufügen (blaue Icons) 6. 3D Grafik hinzufügen, Elemente im Raum positionieren 7. Tabellen / User Interfaces hinzufügen und ausgestalten 8. Eigene Funktionen programmieren 9. Tests, debugging 1.3 Errata und Bemerkungen 1. Treten beim Durcharbeiten des Tutorials Fragen oder Schwierigkeiten auf, so hilft die KISSsoft Hotline gerne weiter. 2. Der für das Planetendifferential verwendete Planetensatz wird in der Praxis eher als Doppelplanetensatz ausgeführt da dort Sonne und Planetenträger gleichen Drehsinn haben. Um aber das Beispiel nicht zu komplex zu gestalten wird hier ein einfacher Planetensatz verwendet, was dazu führt, dass die beiden Abtriebe über die Sonne und den Planetenträger entgegengesetzt drehen. 3. Die ursprüngliche Idee des Tutorials hatte eine Differentialsperre zwischen dem Aussenring und dem Planetenträger vorgesehen. Diese Kupplung wurde c3 genannt. Sie wird jedoch in Realität nicht verwendet obwohl sie im Tutorial beschrieben ist. Es wird empfohlen genau nach dem Tutorial vorzugehen (d.h. also die Kupplung c3 mit zu modellieren obwohl diese später nicht verwendet wird) / 35

6 1.4 Aufgabenstellung Es soll ein Verteilergetriebe für ein 4x4 Fahrzeug modelliert werden. Das Verteilergetriebe besitzt ein Gelände- und einen Strassengang, sowie ein sperrbares Planetendifferential als Längsdifferential. Weiter wird ein Teil der Leistung über einen PTO abgezogen. Die Kegelraddifferentiale in den Achsen werden nicht modelliert. Die Losräder sitzen auf der Eingangswelle und werden über Kupplungen ein- oder ausgeschaltet. Abbildung 1. Schema des zu modelliereden Getriebes 1.5 KISSsys aufrufen Stellen Sie sicher, dass der letzte Patch (download unter installiert ist. Als erstes sollte ein Projektordner in Windows erstellt werden / 35

7 1.6 Auswahl des Projektverzichnisses KISSsys bietet dem Benutzer die Möglichkeit mit Projekten zu arbeiten. Das jeweilige Projektverzeichnis ist dabei vorher zu definieren. Während dem arbeiten können dann die KISSsys Modelle und die dazugehörigen KISSsoft Dateien alle im selben Ordner gespeichert werden. 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, hier C:\Program Files (x86)\kisssoft \kisssys\tutorial. Nach der Auswahl wird diese bestätigt und KISSsys geöffnet. Abbildung 2. Auswahl des Projektverzeichnisses 1.7 Nutzen von KISSsys im Administrator Modus Um ein neues Modell erstellen zu können oder Änderungen an einem bestehenden Modell vorzunehmen ist KISSsys als Administrator zu Nutzen. Diese Einstellung ist unter Extras Administrator oder druch klicken auf vorzunehmen / 35

8 Abbildung 3. Aktivieren des Administratormodus Kann die Option Administrator nicht gewählt werden, so ist die KISSsys Lizenz dafür nicht vorhanden. In diesem Fall ist die KISSsoft AG zu kontaktieren. 1.8 Laden der Vorlagendatei Um ein neues Modell erstellen zu können muss die Bibliothek an Standartelementen geladen werden. Mittels Datei Vorlagen öffnen ist die Datei templates.ks zu öffnen. Falls unter Ansicht aktiviert, sind unter dem Reiter Vorlagen sämtliche Elemente, die in KISSsys verwendet werden können, vorhanden. Abbildung 4. Elementbibliothek nach Laden der Vorlagendatei Nach diesen Schritten kann nun mit dem Aufbau eines neuen Systems begonnen werden. 2 Aufbau des Modells Die Methode für den Modellaufbau kann vom Nutzer selber gewählt werden. Für dieses Beispiel ist das Benutzen der Elementbox anzuraten. 2.1 Baumstruktur In einem ersten Schritt sind die Wellengruppen und die dazugehörigen Wellen zu definieren. Im nächsten Schritt werden die Maschinenelemente, die Randbedingungen und die Verbindungen definiert. Schliesslich sind die KISSsoft Berechnungselemente und Systemelemente für die 3D-Ansicht und Tabellen hinzuzufügen. Es ist zu empfehlen, dass für die Elemente die gleiche Benennung wie in den Abbildungen verwendet wird Wellen und Wellengruppen Die Wellengruppen (Element ksysgroup ) Input, Middle und Main zu unterhalb der Gruppe GB zu definieren. Danach können die koaxialen Wellen wie in der Abbildung ersichtlich in die dazugehörigen Gruppen hinzugefügt werden / 35

9 Abbildung 5. Einfügen der Gruppen Input, Middle und Main Die Wellengruppe Planet ist unterhalb der Welle s5 einzufügen. Diese Gruppe repräsentiert das Planetendifferential. Die koaxialen Wellen pin und planet sind in diese Wellengruppe einzufügen. Um den Planetenbolzen pin und den Planetenträger s5 in einem späteren Zeitpunkt miteinander verbinden zu können ist die Kupplung coupling auf den Planetenbolzen zu platzieren. Abbildung 6. Einfügen der Wellengruppen Planet Maschinenelemente Es können für verschiedene Maschinenelemente die gleichen Namen mehrmals verwendet werden, solange sich die Maschinenelemente in einem unterschiedlichen Pfad des Baumes befinden. Weiter zu beachten ist, dass alle Lager mit b genannt werden. Das linke Lager ist b1, das rechte Lager b2. Für den Planetensatz sind folgende Details zu beachten: 1. Die Planetenstufe besteht aus den koaxialen Wellen: Sonne s4, Hohlrad: s3, Planetenträger: s5. 2. Die Planetenwelle planet ist über zwei verbindende Wälzlager mit dem Planetenbolzen pin verbunden. Der Planetenbolzen pin ist mittels zwei allgemeine Lager support1 und support2 gelagert und ist mit der Verbindung carrier_pin (Element: ksyscouplingconstraint ) mit dem Planetenträger carrier gekoppelt. 3. Der Planetenträger ist über eine spezielle Kupplung ksysplanetcarriercoupling (nicht verwechseln mit ksyscoupling ) zu modellieren. Diese soll für dieses Beispiel carriercoup genannt werden und sitzt auf der Welle s5. Sie dient dazu, die Planetenwelle bezüglich des / 35

10 Raumkoordinatensystems rotieren zu können. Für die explizite Darstellung der Verbindung zwischen den Planetenbolzen und dem Planetenträger ist in diesem Tutorial am Planetenträger eine zusätzliche Kupplung coupling eingefügt. Diese Verbindung könnte auch direkt über die spezielle Planetenträgerkupplung carriercoup erfolgen. Abbildung 7. Modell mit den Maschinenelementen Die Einstellungen für die Verbindung carrier_pin zwischen dem Planetenträger und dem Planetenbolzen sind folgendermassen auszuwählen: Abbildung 8. Einstellung für die Verbindung zwischen Träger und Bolzen / 35

11 2.1.3 Verbindung der koaxialen Wellen Die koaxialen Wellen sind jeweils über zwei verbindende Wälzlager ksysconnectionrollerbearing miteinander gelagert. In allen Gruppen ist die innere und die äussere Welle anzugeben. Im Beispiel wird in die Gruppe Input zwischen der Welle s1 und der Welle s1a ein verbindendes Wälzlager hinzugefügt: Abbildung 9. Auswahl der inneren und äusseren Welle für die verbindenden Wälzlager. Nach dem gleichen Prinzip können die anderen koaxialen Wellen miteinander gelagert werden. Abbildung 10. Baumstruktur nach einfügen der verbindenden Wälzlager Die Schaltkupplungen sind verbindende Lager, Elemente vom Typ ksysconnectionbearing. Mit diesen Elementen kann die Verbindung zwischen zwei koaxialen Wellen aktiviert (fix) oder deaktiviert (frei) werden. Wie in Abbildung 1 ersichtlich verbindet die Schaltkupplung c1 die Welle s1 mit s1a, die Kupplung c2 die Welle s1 mit s1b und das Schaltelement c3 die Welle s5 mit s3. Wie in den Hinweisen im Abschnitt 1.3 angedeutet, wird das Schaltelement c3 hinzugefügt, für dieses Tutorial aber nicht benutzt. Damit später keine kinematischen Fehler entstehen, ist für dieses Element die Rotation um die Y-Achse frei zu setzen / 35

12 Abbildung 11. Bedingung für das Schaltelement c3. Zusätzlich können die einzelnen Stirnräder nach Abbildung 1 hinzugefügt werden. Abbildung 12. Baumstruktur nach einfügen der verbinden Lager und der Stirnräder Verbindungen der Zahnräder Stirnradpaarverbindungen Um die Stirnradpaarverbindungen zu modellieren ist das Element ksysgearpairconstraint Gruppe GB hinzuzufügen. Folgende Verbindungen sind zu definieren: in die / 35

13 Verbindung Element1 Element2 gp1 z1 z2 gp2 z3 z4 gp3 z4 z5 gp4 z6 z7 Abbildung 13. Tabelle der zu definierenden Verbindungen Verbindung Planet/Sonne, Sonne/Hohlrad Um die Verbindung zwischen Sonne Planet und Planet Hohlrad zu modellieren ist die Verbindung ksysplanetarygearpairconstraint auszuwählen und in die Gruppe GB mit den folgenden Einstellungen einzufügen: Abbildung 14. Links: Definition für die Verbindung ps Planet/Sonne; rechts: Definition für die Verbindung pr Planet/Hohlrad. Nach dem Einfügen der Verbindungen sollte die Baumstruktur folgendermassen aussehen: Abbildung 15. Baumstruktur nach einfügen der Verbindungen Definition der Randbedingungen Um die Kinematik berechnen zu können, müssen noch die Ein- und Ausgangsbedingungen des Systems definiert werden. Diese erfolgen über das Element ksysspeedorforce. Wichtig ist dabei, dass die Randbedingungen ausserhalb der Gruppe GB, ins Hauptverzeichnis hinzugefügt werden. Folgende Bedingungen sind laut dem Diagramm in Abbildung 1 zu setzen: / 35

14 Name Element Speed contraint Speed[1/min] Torque constraint Power/Torque input Torque [Nm] Input CIn Yes 2000 Yes Torque with sign 100 PTO cpto No Yes Torque with sign 10 OutR crout No No OutF cfout Yes No Abbildung 16. Tabelle für die Randbedingungen Die Eingangsdrehzahl und das Eingangsdrehmoment, welche über die Kupplung cin eingespiesen werden, sind bekannt. Bei beiden Werten spielt das Vorzeichen eine Rolle. Sind beide Werte positiv, ist auch die Leistung positiv, d.h. es handelt sich um einen Leistungseingang. Die PTO zieht ein Moment von 10Nm (Annahme für dieses Beispiel). Da der Drehsinn im Gegenuhrzeigersinn (sprich: Drehzahl ist negativ) ist, muss das Moment als positiv eingegeben werden damit die Leistung negativ (Leistungsausgang) wird. Beim Heckantrieb ( OutR ) folgen Drehzahl und Drehmoment aus dem Eingang und dem Aufbau des Getriebes. Es werden keine Werte vorgegeben. Die Bedingung für den Frontantrieb ( OutF ) soll sein, dass Vorderachse und Hinterachse gleich schnell drehen, aber gegensinnig. Diese Bedingung wird im Abschnitt 6.1 noch präzisiert werden. Damit ist die Drehzahl an diesem Ausgang (der Vorderachse) aus der Drehzahl des Ausganges OutR gegeben, also muss Speed constrained=yes gesetzt werden. Nach der globalen Definition der Randbedingungen sollte die Bedingung für OutF spezifiziert werden. Mit rechtem Mausklick auf den vorderen Leistungsausgang OutF, Wahl von Eigenschaftsfenster und Wahl der Variablen speed, kann ein Ausdruck für die Drehzahl an diesem Ausgang definiert werden. Im Feld Ausdruck wird der Pfad der Drehzahl -_O.OutR.speed eingegeben. Damit wird sichergestellt, dass die Drehzahl am Ausgang gleich der Drehzahl der Welle s5 ist, aber in entgegengesetzter Drehrichtung. Abbildung 17. Zusätzliche Definition für die Ausgangsdrehzahl OutF. Nun kann die Kinematik des Systems berechnet werden. Das Diagramm sollte danach folgendermassen aussehen, der Leistungsfluss sollte deutlich erkennbar sein / 35

15 Abbildung 18. Diagramm nach Definition der Randbedingungen und Berechnung der Kinematik KISSsoft Berechnungselemente Nachdem sichergestellt ist, dass die Kinematik einwandfrei funktioniert, können die KISSsoft Berechnungselemente hinzugefügt werden. Über diese Elemente ist es möglich, die geometrischen Daten des Getriebes, welche für die Festigkeitsberechnung nötig sind, in KISSsoft einzugeben. Die Zahnradpaarberechnungen werden direkt unterhalb der entsprechenden Verbindungen gp1 und gp4 mit dem gleichen Namen mit Grossbuchstaben angeordnet. Für die zwei Verbindungen gp2 und gp3 ist die Berechnung für eine Dreiradkette ksoft3helicalgears auf gleicher Ebene wie die Verbindungen hinzuzufügen. Diese wird GP2_3 genannt. Durch das Berücksichtigen der Dreiradkette wird die Lebensdauer des Zwischenrades z4 realitätstreu auch reduziert. Abbildung 19. Einstellungen für das Dreiräder-Kettenberechnungselement Die Berechnung des Planetensatzes wird auf der gleichen Ebene, in welcher die Verbindungen definiert sind, eingefügt. Dabei ist die Option Planetary gear pair constraint zu wählen, da wir für die Verbindung der Planetenstufe dieses Element verwendet haben. Im darauffolgenden Fenster sind die im Kapitel definierten Verbindungen auszuwählen / 35

16 Abbildung 20. Einstellungen für das Berechnungselement des Planetensatzes. Die Wellenberechnung wird innerhalb der entsprechenden Wellengruppe eingefügt. Da wir in diesem Beispiel nur mit koaxialen Wellen arbeiten, ist die koaxiale Wellenberechnung zu verwenden. Abbildung 21. Baumstruktur nach einfügen der Berechnungselemente / 35

17 2.2 Eingabe von Zahnrad- und Wellendaten Zahnraddaten Die unten vorgestellten Verzahnungsdaten sollen in diesem Tutorial verwendet werden. Dazu muss ein Doppelklick auf die Berechnungen in der Baumstruktur (blaue Icons) erfolgen. Das gleiche kann auch mit einem Rechtsklick auf das Berechnungselement und mit Auswahl von ksoftinterface erreicht werden. Nach Eingabe der Verzahnungsdaten die Eingaben jeweils mit Berechnen F5 bestätigen, danach das KISSsoft Fenster mit Schliessen (Kreuz in der rechten oberen Ecke des KISSsoft Fensters) schliessen. Abbildung 22. Eingabedaten für die Zahnradpaarberechnung GP1 Abbildung 23. Eingabedaten für die Zahnradpaarberechnung GP / 35

18 Abbildung 24. Eingabedaten für die Dreirad-Kette GP2_3 Abbildung 25. Eingabedaten für die Planetenstufe / 35

19 2.2.2 Eingabe der Wellendaten Abbildung 26. Eingabedaten für die Wellengruppe INPUT Abbildung 27. Eingabedaten für die Wellengruppe MIDDLE Position Kupplungen: cin: y = 5mm c1: y = 50mm c2: y = 120mm Position Wellen s1a,s1b: y = 40 mm y = 110 mm Position Lager b1,b2: y = 15 mm y = 170 mm Position Zahnräder z1,z3 (resp. s1a,s1b): y = 10mm y = 10mm Position z6: y = 190 mm Position Zahnräder: z2 y = 50 mm z4 y = 120 mm Position shaft s6: y = 180 mm Position bearings b1,b2: y = 15 mm y = 170 mm Position z7, cpto (resp. s6): y = 10mm y = 22.5mm Position Welle Planet: y = 2.5mm Position zp: y = 5 mm Achtung! Die Verschiebung in x- and z- Richtung ist für das Lager support1 im Welleneditor als fix eingegeben. Abbildung 28. Eingabedaten für die Wellengruppe PLANET Position der Kupplung. (resp. appropriate shaft): cfout: y = 10mm crout: y = 165mm carriercoup,coupling: both y = 0 c3: y = 238 mm Position Wellen: / 35

20 Abbildung 29. Eingabedaten für die Wellengruppe MAIN s4 y = 0 mm s3 y = 170 mm s5 y = 195 mm Position Lager: s4: b1 y = 30 mm b2 y = 150 mm s3: b1 y = 30 mm b2 y = 58 mm s5: b1 y = 10,5 mm b2 y = 136 mm position gears: zs(resp.s4)y=190mm zr(resp.s3) y=20mm z5(resp.s3) y=10mm 3 3D Grafik 3.1 3D Grafik in Baumstruktur hinzufügen Aus den Vorlagen oder aus der Elementebox wird das Element für die 3D Grafik ksys3dview in die Baumstruktur ins Hauptverzeichnis (oberste Ebene) eingefügt. Mit einem Doppelklick oder einem Klick mit der rechten Maustaste und Auswahl von Show, wird die 3D-Ansicht angezeigt. Noch liegen die Zahnräder übereinander, da deren räumliche Anordnung noch nicht definiert wurde. Im nächsten Schritt wird dies durchgeführt. Abbildung 30. Ansicht des Modells in der 3D Grafik ohne Positionierung der Wellen 3.2 Positionierung der Wellen Positionierung der Wellengruppe Middle Die Wellengruppe Middle wird über den Achsabstand a der Zahnradpaarberechnung GP1 bezüglich der Wellengruppe Input positioniert. Dies geschieht nach einem Klick mit der rechten Maustaste auf Middle und Auswahl von Dialog / 35

21 Abbildung 31. Positionierung der Wellengruppe Middle Positionierung der Wellengruppe Main Die Wellengruppe main ist in radialer Richtung über dem Achsabstand a2 der zwei Zahnräder z4 und z5 der Dreiräderberechnung GP2_3 relativ zur Wellengruppe Middle zu definieren. Um eine realitätstreue Darstellung zu haben, ist der Winkel phi auf -90 zu setzen. Die Position in y-richtung ist so zu wählen, dass die Zahnräder z4 und z5 korrekt zueinander stehen. Dies wird mit der Rechnung GB.Middle.s2.z4.position- GB.Main.s3.position-GB.Main.s3.z5.position gewährleistet. Abbildung 32. Positionierung der Wellengruppe main Positionierung der Gruppe Planet Die Wellengruppe Planet, in welchem der Planetenbolzen dargestellt ist, ist über den Achsabstand zwischen Sonne und Planet (Achsabstand der Planetenberechnung PGS ) relativ der Wellengruppe Main anzuordnen. Der Winkel phi ist auf -90 zu setzen. Die Position in y-richtung ist so zu wählen, dass die Sonne zs und der Planet zp korrekt zueinander stehen. Mit der folgenden Rechnung kann dies gewährleistet werden: Position der Sonne (Position des Planetenrades + Position des Planeten). Mit Angabe des Pfades heisst es: GB.Main.s4.zs.position-GB.Main.s5.Planet.planet.position-GB.Main.s5.Planet.planet.zp.position. Abbildung 33. Positionierung der Gruppe Planet Damit die 3D Grafik aktualisiert wird, ist nach der Eingabe der Positionierung ein Refresh auszuführen. 3.3 Arbeiten mit der 3 D Grafik Innendurchmesser der Zahnräder Die Innendurchmesser der Zahnräder sollten gleich dem Aussendurchmesser der jeweiligen Welle gesetzt werden. Dazu wird bei allen Zahnräder, ausser dem Hohlrad, bei der Variabeln di (Innendruchmesser), der folgende Ausdruck eingefügt. Dieser liefert den Aussendurchmesser der Welle an der Stelle an der sich das Zahnrad gerade befindet: (Der Code kann aus dem Anhang kopiert werden.) / 35

22 Abbildung 34. Ausdruck für die Variable di, welche für alle Zahnräder einzugeben ist. Dieser liefert den Aussendurchmesser der Welle an der Stelle, wo sich das Zahnrad gerade befindet. Am Anfang wird noch überprüft, ob der eingegebene Wert grösser als der Fusskreisdurchmesser df ist Farbe und Transparenzeinstellungen Im Fenster nach Klicken auf kann der Nutzer die Farbe und Transparenz der 3D-Grafik der Zahnräder, Wellen, Lager und Kupplungen verändern. Wichtig für die Transparenzeinstellung ist, dass 0 nicht transparent heisst und 1 ganz transparent, also unsichtbar bedeutet. Um die Zahnräder detaillierter anzeigen zu lassen, ist die Einstellung Solid Elements auszuwählen / 35

23 Abbildung 35. Einstellungen für die 3D Grafik Nach diesen Einstellungen sollte die 3D Grafik folgendermassen aussehen: Abbildung 36. 3D Grafik nach den vorgenommenen Einstellungen 3.4 Einfügen von CAD Daten Je nach Version von KISSsys können sat, iges oder step Daten aus CAD importiert werden. Dazu ist aus den Vorlagen das Element ksyscasing in die Baumstruktur zu kopieren. In diesem Beispiel werden vier einzelne CAD Datensätze eingelesen, dazu sind vier KISSsys Elemente ksyscasing notwendig. Sie werden in diesem Beispiel Wheel1 bis Wheel4 genannt: Die angehängte Datei ist in diesem Beispiel mit tut-003- CAD-data.igs benannt und im Installationsordner unter den Tutorials zu finden / 35

24 Nach einem Klick mit der rechten Maustaste auf das Housing-Element und Wahl von Dialog, kann im Fenster unter Type eingestellt werden, dass man eine externe Datei einlesen möchte. Abbildung 37. Einstellung um die CAD Datei importieren zu können Um die hinzugefügte CAD-Datei sehen zu können ist die 3D Grafik jedesmal mit zu aktualisieren. Die Position der Housing Elemente können im Eigenschaftenfenster definiert werden. Die Drehung im Raum kann durch das Ändern des Vorzeichens der Einheitsvektoren erzielt werden. Abbildung 38. Positionierund des Housing-Elementes im Raum / 35

25 Abbildung 39. 3D Grafik nach einfügen und Positionieren der CAD Dateien 4 Schlten der Gänge 4.1 Grundinformation über Schaltelemente Über die Variable statery der allgemeinen Verbindendungen c1 und c2 oder mit einem Klick der rechten Maustaste auf die Elemente in der Baumstruktur und der Auswahl von Dialog können die Gänge geschaltet werden. Dies geschieht durch die Umstellung der Variable auf free (nicht verbunden) oder fixed (verbunden). 4.2 Anwendung im Beispiel Die Funktion zum Schalten der Gänge soll in einer Tabelle Settings enthalten sein. Dazu wird zuerst aus den Vorlagen die Tabelle UserInterface in die Baumstruktur (oberste Ebene) kopiert und dabei Settings genannt. Mit rechter Maustaste und Auswahl von Dialog kann die Grösse der Tabelle (z.b. 25 Zeilen und Spalten) definiert werden. Über Auswahl von Show kann die Tabelle angezeigt werden. Mit rechtem Mausklick auf Settings in der Baumstruktur und Auswahl von Neue Variable kann nun eine neue Variable mit Namen SetGear vom Typ Funktion eingefügt werden. Durch rechten Mausklick auf Settings, Auswahl von Eigenschaften öffnet sich das folgende Fenster. Hier kann nun durch rechten Mausklick auf SetGear und Auswahl von Bearbeiten der Funktionseditor aufgerufen werden (zweite Abbildung). Weiter soll eine Variable OnOffRoad vom Typ Real angelegt werden. Diese soll den momentan gewählten Gang beschreiben. Ist sie gleich 0, so soll der Strassengang aktiv sein, ist sie 1 so soll der Geländegang aktiv sein / 35

26 Abbildung 40. Bearbeiten der definierten Funktion SetGear Abbildung 41. Engabedaten für die FunktionSetGear Die Funktion CADH_VarDialog generiert einen Dialog in dem ausgewählt werden kann ob im Strassenoder Geländegang gefahren wird. Der Dialog liefert als Resultat einen Array res. Das nullte Elemente in res ist 1 (oder TRUE) wenn der Dialog mit OK bestätigt wird, 0 (oder FALSE) wenn der Dialog mit Close abgebrochen wird. Das erste Element entspricht der Auswahl die getroffen wurde (wird On-Road gewählt so wird 0 zurückgegeben, wird Off-Road gewählt wird 1 zurückgegeben). Die äussere IF Bedingung prüft ob der Dialog mit OK geschlossen wurde. Danach wird die Auswahl in der Variabeln Settings.OnOffRoad abgelegt. Wurde On-Road gewählt, wird das Schaltelement c1 geschlossen, c2 geöffnet. Wurde Off-Road gewählt, wird das Schaltelement c2 geschlossen, c1 geöffnet. Nach dem Öffnen/Schliessen der Kupplung wird die Kinematikberechnung aufgerufen und ein Refresh der Darstellung durchgeführt. Die Funktion ist noch so erweitert, dass das offene Schaltelement in der 3D Grafik durchscheinend dargestellt wird, die geschlossene undurchsichtig: 4.3 Aufrufen der Funktion Nach öffenen der Tabelle Settings kann mit dem Klick der rechten Maustaste auf die gewünschte Zelle, die Funktion SetSpeed definiert werden / 35

27 Abbildung 42. Einfügen einer Funktion in die beliebige Zeile Abbildung 43. Eingebe um die Funktion SetGear über die Funktion SetSpeed aufrufen zu können. Mit einem Doppelklick auf die erstellte graue Schaltfläche SetSpeed ist nun zwischen den zwei Gängen On-Road (Strassengang) oder Off-Road (Geländegang) umgeschaltet werden. Abbildung 44. Änderung des Leistungsflusses mit der Auswahl des Ganges / 35

28 Je nachdem welcher Gang selektiert wurde, wird der Leistungsfluss dementsprechend berechnet und im Diagramm angezeigt. 4.4 Verwenden der Schalttabelle Es gibt die Möglichkeit in KISSsys über die Benutzung der Schalttabelle die Gänge umzuschalten. Diese kann unter den Standartvorlagen hinzugefügt werden. Weitere Informationen sind im Dokument ins-305- SpeedTable.pdf zu finden. 5 User Interface Es gibt verschiedene Möglichkeiten wie man die Werte der Variablen in der UserInterface Tabelle erhalten kann. Die Methode mit dem verschieben der Variablen in die jeweiligen Zellen wurde schon in den vorherigen Tutorials gezeigt. In diesem Tutorial wird die Methode verwendet, wo man direkt aus der Zelle die Variablen aufruft. 5.1 Eingabe der Leistung Grundsätzlich werden die folgenden Operationen im User Interface (in diesem Beispiel) verwendet (es gibt noch Weitere, diese werden jedoch am Häufigsten verwendet). Eingabe von Text Eingabe von Zahlen Referenz auf Zahlen Eingabe von Funktionsa ufrufen Als Kommentar Zur Anzeige von Werten von Variabeln Zur Anzeige und Eingabe von Werten von Variabeln Aufruf von Funktionen durch Doppelklick Beschreibender Text kann direkt in eine Zelle getippt werden. Dieser Text erscheint in schwarzer Schrift mit weissem Hintergrund. Rechter Mausklick auf die gewünschte Zelle, Real einfügen wählen. Es erscheint eine Eingabemaske in der im Feld Ausdruck der Pfad der Variabeln eingegeben wird deren Wert angezeigt werden soll. Die Werte werden in schwarzer Schrift mit weissem Hintergrund angezeigt. Siehe Abbildung 46. Rechter Mausklick auf die gewünschte Zelle, Real einfügen wählen. Es erscheint ein Eingabemaske bei der links unten Referenz gedrückt werden muss. Danach muss im Feld Ausdruck der Pfad der Variablen eingegeben werden deren Wert angezeigt werden soll. Achtung: der Pfad muss in Anführungszeichen stehen. Die Werte werden in roter Schrift mit weissem Hintergrund angezeigt. Siehe Abbildung 48. Rechter Mausklick auf die gewünschte Zelle, Funktion einfügen wählen. Es erscheint eine Eingabemaske. Hier wird unter Name der Name eingegeben unter dem die Funktion im User Interface angezeigt werden soll. Im Feld Ausdruck werden diejenigen Variabeln aufgerufen, welche in den Funktionen benötigt werden. Eine Funktion wird mit einem leeren Argument aufgerufen () und mit Semikolon abgeschlossen. Funktionen werden im UserInterface mit schwarzer Schrift auf grauem Grund angezeigt. Siehe / 35

29 Abbildung 45. User Interface nach einfügen der Werte Im Ausdruck wird der Pfad der Variablen geschrieben, deren Wert angezeigt werden soll. Im gezeigten Beispiel ist dies die Leistung am Eingang (die sich aus den Eingaben der Drehzahl und des Drehmomentes, siehe unten) bestimmt. Für die Anzeige der Drehzahlen, Drehmoment und Leistungen an Vorder- und Hinterachse sind folgende Variabeln zu verwenden: OutF.speed OutF.torque OutF.power OutR.speed OutR.torque OutR.power Abbildung 46. Direktes einfügen der Variablen in die Tabelle Das UserInterface sieht dann wie folgt aus: Abbildung 47. UserInterface mit Anzeige von Werten aus Variablen Nun kann für die Eingabe des Eingangsdrehmomentes und Drehzahl je eine Referenz eingefügt werden: / 35

30 Durch Setzen des Häckchens bei Typ kann Reference to Real gewählt werden. Unter Referenz ist nun der Pfad der anzusprechenden Variabeln einzugeben (In Anführungs- und Schlusszeichen). Hier am Beispiel der Drehzahl am Eingang gezeigt. Für die Eingabe des Drehmomentes am Eingang ist entsprechend der folgende Pfad einzugeben: "Input.speed Abbildung 48. Direktes Einfügen der Variablen als Referenz in die Tabelle Für das Eingangsdrehmoment ist der folgende Ausdruck einzugeben: "Input.torque 5.2 Funktionsaufrufe im UserInterface Es sollen vom User Interface die folgenden Funktionen aufgerufen werden können: 1) Auswahl des Ganges (bereits im Kapitel 4 erledigt) 2) Berechnung der Kinematik 3) Ausführen der KISSsoft Berechnungen 4) Aufrufen des Protokolls für das Gesamtgetriebe Die einzufügenden Funktionen werden wie folgt definiert: In einem ersten Schritt wird der oben definierte Dialog für die Auswahl des Strassen- oder Geländeganges aufgerufen. Danach wird die Kinematikberechnung aufgerufen. Nach Abschluss der Kinematikberechnung erfolgt ein Refresh / 35

31 Abbildung 49. Einfügen der Funktion Kinematics in die UserInterface-Tabelle Die KISSsoft Berechnungen werden über die Funktion ksoftcalculate aufgerufen, diese befindet sich im System. Nach Abschluss der KISSsoft Berechnungen erfolgt ein Refresh. Abbildung 50. Einfügen der Funktion Strenght in die UserInderface-Tabelle Mit diesem Befehl wird ein Report generiert in dem alle KISSsoft Berichte zusammengefasst sind. Abbildung 51. Definition der Funktion um den Bericht der KISSsoft Berechnungen anzuzeigen Das UserInterface sollte nach der Definition der Funktionen folgendermassen aussehen: Abbildung 52. UserInterface nach hinzufügen der Funktionen Die gleichen drei Funktionen können auch über aufgerufen werden / 35

32 6 Abschliessende Arbeiten 6.1 Einfügen des Drehzahlverhältnisses zwischen der vorderen und hinteren Achse Noch ist die Drehzahl an der Vorderachse entgegengesetzt gleich der Hinterachse. Es soll jedoch ein beliebiges Drehzahlverhältnis möglich sein. Der Wert des Drehzahlverhältnisses soll in einer Variable FrontRearRatio unter Settings abgelegt sein. Dazu in der Baumstruktur rechter Mausklick auf Settings und neue Variable wählen. Danach eine Variable FrontRearRatio vom Typ Real anlegen: Abbildung 53. Erstellen der Variable FrontRearRatio unter Settings Es soll nun gelten, dass die Drehzahl an der Vorderachse gleich der Drehzahl an der Hinterachse multipliziert mit diesem Faktor ist. Dazu wird unter dem Element OutF (Ausgang an der Vorderachse) im Eigenschaftenfenster der Ausdruck für speed wie folgt erweitert: Abbildung 54. Ausdruck der Ausgangsdrehzahl OutF Der Faktor kann im Dialog in dem auch der Gang gewählt wird, eingegeben werden. Dazu wird der Dialog erweitert (Eingabe eines Wertes, Übergabe dieses Wertes in die oben erstellte Variable). Dazu mit rechtem Mausklick auf SetSpeed (in den Eigenschaften von Settings ) Bearbeiten aufrufen. Es erscheint wieder der Funktionseditor: / 35

33 Abbildung 55. Zu ändernde Funktion SetGear Abbildung 56. Definition ungleicher Drehzahlen an der Vorder- und Hinterachse 6.2 Eingabe des Wirkungsgrades Die Wirkungsgrade können in den Verbindungen, entweder durch Aufrufen der Dialoge oder direkt in der Variablen eta abgelegt werden. Dabei sind lediglich die Verzahnungswirkungsgrade einzugeben. 6.3 Einstellungen zur Berechnungsmethodik Die Kinematikberechnung enthält Bedingungen zu den Drehmomenten und Drehzahlen, die nur durch iterative Berechnung zu lösen sind. Unter System, ksyskinematicmode ist deshalb iteration for speed and torque with damping zu wählen / 35

34 Abbildung 57. Einstellung für die Kinematikberechnung 7 Anhang 7.1 Code (Zeilennummer nicht Teil des Codes) 1 VAR res; 2 res=cadh_vardialog( ["SetSpeed",250,250,0.4,1], 3 [[C:VDLG_StrCom],"Speed:",["On-Road","Off-Road"],[OnOffRoad],1], 4 [[C:VDLG_Real],"Front to Rear:",Settings.FrontRearRatio,Settings.FrontRearRatio] 5 ); 6 IF res[0] THEN 7 OnOffRoad=res[1]; 8 Settings.FrontRearRatio=res[2]; 9 IF res[1]=0 THEN 10 GB.Input.c1.stateRy=1; 11 GB.Input.c2.stateRy=0; 12 GB.Input.c1.kSys_3DTransparency=0; 13 GB.Input.c2.kSys_3DTransparency=0.7; 14 ELSE 15 GB.Input.c1.stateRy=1; 16 GB.Input.c2.stateRy=0; 17 GB.Input.c1.kSys_3DTransparency=0; 18 GB.Input.c2.kSys_3DTransparency=0.7; 19 ENDIF 20 System.calcKinematic(); 21 ENDIF RETURN df - 2 * 3.5 * d / z; ENDIF Erklärungen VAR res; Es wird eine lokale Variable res definiert. Der Typ der Variabeln muss vorerst nicht definert werden. Der Typ ist gleich dem Typ des rechts des Gleichheitszeichens in der Zeile 3 stehenden Ausdruckes. Da der Befehl CADH_VarDialog einen Array zurückgibt, ist res vom ebenfalls ein Array / 35

35 CADH_VarDialog Set Speed ist der Name des Dialoges, 250 die Breite in Pixel, 250 die Höhe in Pixel. 0.4 definiert dass 40% der Breite im linken Teil des Fensters sind, 60% im rechten. Die folgenden Ausdrücke in eckigen Klammern definieren jeweils ein Eingabefeld. Die eckigen Klammern sind durch Komma getrennt. Im ersten Ausdruck wird eine Auswahlliste, genannt Speed generiert. Ausgewählt wird zwischen On- Road und Off- Road. Die zweite Zeile erlaubt die Eingabe eines Wertes. Die Vorbelegung der Eingabemaske wird durch [Settings.OnOffRoad] und Settings.FrontRearRatio definiert. Die äussere IF Schleife prüft ob der Dialog mit Ok abgeschlossen wurde. Trifft dies zu, so ist das nullte Element im Array res gleich 1. Also liefert res[0] 1 oder TRUE zurück und die IF Bedingung ist erfüllt. Zeile 7: In die Variable OnOffRoad wird 1 oder 0 geschrieben. 0 bedeutet Strassengang, 1 bedeutet Geländegang. Zeile 8: Das eingegebene Verhältnis wird in die Variable FrontRearRatio geschrieben Zweite IF Schleife: wenn die Auswahl ob Strassen- oder Geländegang (res[1]) Null ist, so wurde der Strassengang gewählt. Dann wird die Kupplung C1 geschlossen, C2 geöffnet, sowie Kwb für z4 auf 1.00 gesetzt. Im ELSE Zweig (der ausgeführt wird wenn der Geländegang gewählt ist) wird c2c2 geschlossen, C1 geöffnet und Kwb für z4 wird auf 0.7 gesetzt. In Zeile 29 wird dann die Kinematikberechnung aufgerufen. 7.2 Code um Innendurchmesser di der Zahnräder zu definieren # IF df > ksoft_rotcaddiameter(^.obj_getmember("outergeometry"),position) THEN RETURN ksoft_rotcaddiameter(^.obj_getmember("outergeometry"),position); ELSE CADH_Message("The defined diameter in the shaft calculation is too big" + "\n" + "(" + CADH_ValToStr(kSoft_RotCADDiameter(^.OBJ_GetMember("outerGeometry"),position)) + "mm) following value will be set (" + CADH_ValToStr(CADH_Round(df - 2 * 3.5 * d / z, 3)) + "mm)"); / 35