Tutorial zur Getriebemodellierung und Nachrechnung eines mehrstufigen Planeten- und Stirnradgetriebes mit MDESIGN gearbox

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1 Tutorial zur Getriebemodellierung und Nachrechnung eines mehrstufigen Planeten- und Stirnradgetriebes mit MDESIGN gearbox Dr.-Ing. Tobias Schulze DriveConcepts GmbH Dresden Zusammenfassung Dies ist eine Anleitung zur Erstellung eines Getriebemodells und anschließender Nachrechnung der Kinematik sowie der einzelnen Maschinenelemente mit dem Programm MDESIGN gearbox. Es werden die einzelnen Schritte der 3D-Modellierung eines mehrstufigen Stirnradgetriebes beschrieben und anschließend erklärt, wie diese Getriebeauslegung überprüft und die Untersuchungsergebnisse dokumentiert werden können. Bild 1: Beispielgetriebe in MDESIGN gearbox Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 1

2 Inhalt Inhaltsverzeichnis Inhalt Starteinstellungen für Nachrechnung Modellierung des Getriebes Modellierung von Wellen Modellierung von Zahnrädern Modellierung von Lagern Modellierung von An- und Abtrieb Zusammenbau des Getriebes Berechnung Berechnung der Kinematik Berechnung der Zahnräder Berechnung der Wellen Berechnung der Lager Komplette Berechnung Weitere Möglichkeiten Zwangsbedingungen Leistungsteilung und -summierung Sicherung der Projektdaten Literatur Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 2

3 2. Starteinstellungen für Nachrechnung Starten Sie die Software MDESIGN und wählen Sie im linken Explorer Menü im Ordner MDESIGN gearbox die Schaltfläche Getriebedesign und Nachweis aus. Starten Sie diese mittels Doppelklick. Beginnen Sie ein neues Projekt indem Sie Datei Neu Erneuern auswählen. Alle Daten der Eingabeseite werden auf Standardwerte gesetzt. Wählen Sie unter Auswahl der Berechnung Nachrechnung aus. Speichern Sie den Datensatz gearbox (*.mdp / *.xml) in einem beliebigen Verzeichnis. Sie arbeiten nun aktiv im Datensatz und können mit Speichern automatisch überschreiben. Bild 2: Aktiver Datensatz Nun wechseln Sie zur Benutzeroberfläche des 3D Designers. Wählen Sie dazu im Pull-Down Menü des Hauptfensters Grafische Eingabe aus. Bild 3: Grafische Eingabe wählen Oberhalb der grafischen Eingabe finden Sie die entsprechende Symbolleiste für die grafische Eingabe. Einstellungen der Anzeige Objekte Selektieren oder verschieben Bild 4: Symbolleiste Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 3

4 Innerhalb der grafischen Eingabe finden Sie nun verschiedene Bereiche. Das Fenster in der Mitte, in dem ein Koordinatensystem zu sehen ist, ist das Darstellungsfenster (3D Oberfläche) Ihres Getriebes. Das Menü auf der rechten Seite ist der Elemente Explorer, in dem Sie gewünschte Maschinenelemente auswählen können. Das Menü auf der linken Seite zeigt die Eigenschaften eines ausgewählten Elementes an. Am unteren Bildschirmrand sehen Sie Grafik- und Texthilfen, die Ihnen das Verständnis des Programmes erleichtern sollen. In der Symbolleiste gibt es die Auswahl Objects Operation, mit der Sie die 3D Objekte bewegen können. Eigenschaften eines Elements Elemente Explorer Texthilfe Grafikhilfe Bild 5: Bereiche der 3D Eingabe Bevor Sie mit der Modellierung starten, wechseln Sie noch einmal im Pull-Down Menü zur Eingabeseite. Unter der Gruppierung Werkstoffe sehen Sie zwei Tabellen, in denen die Werkstoffe für Wellen und Zahnräder bestimmt werden können. Löschen Sie zunächst die Standardwerkstoffe, indem Sie auf die Zeile klicken und anschließend auf den Button Löschen unterhalb der jeweiligen Tabelle. Danach drücken Sie das Datenbank-Symbol rechts über den Tabellen. Wählen Sie zuvor MDESIGN oder Benutzerdatenbank. Bild 6: Werkstoffauswahl Es öffnet sich eine Liste von Norm-Werkstoffen aus der MDESIGN Datenbank. Wählen Sie für die Zahnräder den Werkstoff 16MnCr5. Für die Wellen wählen Sie 16MnCr5 und E295. In der Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 4

5 Gruppierung Schmierung ist bereits das Öl ARAL Degol BG 320 als Standardwert ausgewählt. Weiterhin wählen Sie für dieses Getriebe Tauchschmierung. Nun sehen Sie in den Tabellen die ausgewählten Werk- und Schmierstoffe. Eine Änderung der Datenbankeinträge ist z.b. im Modul Datenbankverwaltung möglich. Geben Sie unter Belastungsdaten K A = 1,1 und K AS = 1,5 ein. Die geforderten Sicherheiten und Lebensdauern sollten folgendermaßen vorbelegt werden: Bild 7: Definition der geforderten Sicherheiten und Lebensdauern Wechseln Sie zurück zur Grafischen Eingabe. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 5

6 3. Modellierung des Getriebes 3.1. Modellierung von Wellen Im 3D Designer werden Wellen mittels einzelner Abschnitte modelliert. Dazu klicken Sie im Elemente Explorer Welle Wellenabschnitt und ziehen diesen mit gedrückter Maustaste in die 3D Oberfläche. Beim Anklicken des Abschnittes sehen Sie im linken Menü die einzelnen Eigenschaften. da l und da r sind die linken und rechten Außendurchmesser sowie di l und di r die jeweiligen Innendurchmesser. Geben Sie nun folgende Parameter für den ersten Abschnitt ein: Bild 8: Definition eines Wellenabschnitts Die Wellen in diesem Beispiel sind Vollwellen, weshalb die Innendurchmesser immer null sind. Nun muss der erste Wellenabschnitt noch im Raum definiert werden. Dies geschieht mittels Fangebenen. Klicken Sie im Menü Objects operations auf Objekt verschieben. Wenn Sie nun Wellenabschnitt_01 auswählen und die linke Maustaste gedrückt halten, sehen Sie an den Stirnflächen gelbe Fangebenen (untere Abbildung). Verschieben Sie das Segment in Richtung des globalen Koordinatensystems (schwarzes Kreuz). Wenn die Ebenen sich blau verfärben hat das Programm die Anschlussbedingungen automatisch erkannt und fängt die linke Stirnfläche im Koordinatenursprung, sobald Sie die linke Maustaste loslassen. Bild 9: Fangen des Planetenträger am Montagezentrum Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 6

7 Erstellen Sie nun zwei weitere Wellenabschnitte. Verbinden Sie diese mittels der Fangebenen an der rechten Seite der vorhergehenden Welle. Verwenden Sie folgende Parameter für die Abschnitte: Bild 10: Eigenschaften der Wellenabschnitte 2 und 3 und Darstellung der ersten Welle Um die Baugruppe samt Koordinatensystem zu verschieben, halten Sie die mittlere Maustaste gedrückt. Zum Zoomen nutzen Sie das Scrollrad der Maus. Wenn Sie nun die gesamte Welle anklicken, können Sie in den Eigenschaften auch den Wellenwerkstoff definieren. Dazu klicken Sie in der Werkstoffzeile den Auswahl -Button. Nun können Sie die vorher definierten Werkstoffe auswählen. Wählen Sie den Werkstoff E295. Nun erstellen Sie die zweite und dritte Welle selbständig mit folgenden Abmaßen in mm: Bild 11: Maße Welle 2 Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 7

8 Bild 12: Maße Welle 3 Den ersten Abschnitt von Welle_02 und Welle_03 können Sie nun beliebig auf der 3D Oberfläche platzieren, da die genaue Position später durch den Kontakt der Zahnräder definiert wird. Achten Sie darauf, dass der erste Abschnitt immer der äußerst linke ist und die weiteren immer rechts angefügt werden, da dies spätere Positionierungen von Zahnrädern und Lagern auf der Welle erleichtert. Vergessen Sie nicht auch den Werkstoff für die Wellen zu definieren. Diese bestehen ebenfalls aus E295. Zusätzlich sollten alle Übergangsradien r der Wellenabschnitte mit 1 mm belegt werden. Nun sollten Sie drei vollständige Wellen erstellt haben. Bild 13: 3D-Oberfläche mit den drei erstellten Wellen Hinweis: Ein rechter Mausklick auf ein Element in der Grafischen Eingabe ermöglicht die Einstellung von Farbe und Transparenz. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 8

9 Bild 14: Farbeinstellungen der Elemente Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 9

10 3.2. Modellierung von Zahnrädern Zahnräder werden ähnlich den Wellenabschnitten modelliert. Dazu wählen Sie im Elemente Explorer Zahnrad Stirnzahnrad Außenzahnrad aus und ziehen es wieder in die 3D Oberfläche. Es wird ein neues Stirnrad erstellt. Geben Sie folgende Verzahnungsparameter ein: Bild 15: Eigenschaften von Rad_01 Werkstoff und Bezugsprofil werden wie oben beschrieben mittels Auswahl Button in der jeweiligen Zeile definiert. Wenn Sie nun das Ritzel verschieben, wird eine gelbe Fanglinie sichtbar. Ebenfalls sieht man die Fanglinien der beiden Wellen. Verschieben Sie das Zahnrad in Richtung von Welle_01 bis beide Linien sich blau verfärben und lassen Sie die Maustaste los. Bild 16: Erkennen möglicher Fanglinien Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 10

11 Bild 17: Fangen des Zahnrades auf Welle_01 Nun sind die Rotationsachsen der beiden Körper miteinander verknüpft. Jedoch ist die Position der X-Koordinate des Zahnrades noch nicht definiert. Dazu klicken Sie in den Arbeitsbereich der Grafischen Oberfläche und anschließend wieder auf Rad_01. Klicken Sie im Eigenschaftsmenü auf die Zeile PositionX und geben Sie den Wert 160 mm ein. Der X-Abstand ist immer die Länge vom Koordinatenursprung der Welle zur Mitte des Zahnrades. Nun ist die Definition des Zahnrads komplett. Erstellen Sie selbstständig ein zweites Zahnrad und positionieren Sie dieses vorerst neben Welle_02. Verwenden Sie die folgenden Parameter: Bild 18: Eigenschaften Rad_02 Fangen Sie das Zahnrad auf der linken Seite von Welle_02 bei Positionx = 80 mm. Die Zahnräder drei und vier haben die gleichen Eigenschaften wie die Räder eins bzw. zwei. Positionieren Sie Rad_03 auf der rechten Seite von Welle_02 bei Positionx = 260 mm und Rad_04 auf Welle_03 bei Positionx = 80 mm. Das Modell sollte nun folgendermaßen aussehen: Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 11

12 Bild 19: Wellen und Zahnräder Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 12

13 3.3. Modellierung von Lagern Im Grafische Eingabe Modus können die Abmaße, Position sowie Lagertyp der Lager bestimmt werden. Weitere Detaillierungen sind bei der Nachrechnung der Lager möglich. Ziehen Sie, wie bereits die anderen Maschinenelemente, das Wälzlager aus dem Elemente Explorer in die 3D Oberfläche. Gehen Sie in den Eigenschaftsdialog und definieren Sie die Abmaße nach dem unteren Bild und legen Sie Parameter Typ Auflager und Lagertyp mit Hilfe der grafischen Auswahl folgendermaßen fest. Die Eigenschaften des Lagers können der Tabelle entnommern werden: Bild 20: Eigenschaften Lager 1 & Definition Lagertyp Den Schmierstoff wählen Sie aus den festegelegten Getriebeölen aus. Verschieben Sie danach, wie bereits die Zahnräder, das Lager auf die Sonnenwelle bis beide Fanglinien blau sind und die Elemente verknüpft werden. Die Position der X-Koordinate von Lager_01 beträgt 110 mm. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 13

14 Bild 21: Verknüpfung der Lager auf Welle_01 Erstellen Sie ein weiteres Lager mit den abgebildeten Abmaßen und positionieren Sie es auf der anderen Seite des Ritzels mit der X-Koordinate 210 mm. Achten Sie darauf, als Lagertyp diesmal das rechts im Gehäuse fixierte Festlager auszuwählen, um somit eine Stützlagerung zu realisieren. Erstellen Sie nun jeweils zwei Lager für Welle_02 (Waelzlager_03 und _04) und Welle_03 (Waelzlager_05 und _06). Erstellen Sie auch hier eine Stützlagerung mit radialen Kegelrollenlagern. Die Abmaße entsprechen bei Lager 3 und 5 denen von Lager 1 und bei den Lagern 4 und 6 denen von Lager 2. Platzieren Sie die Lager 3 und 4 auf Welle_02 bei Positionx = 30 mm bzw. 310 mm und die Lager 5 und 6 auf Welle_03 bei x = 30 mm bzw. 130 mm. Bild 22: Lagerung aller drei Wellen Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 14

15 3.4. Modellierung von An- und Abtrieb Die Maschinenelemente des Getriebes sind nun weitestgehend erstellt. Um eine Nachrechnungen durchführen zu können, müssen jedoch noch die Beträge und Positionen der Belastungen angegeben werden. Klicken Sie dazu im Elemente Explorer auf Kraftelemente Antrieb und ziehen Sie diesen auf die linke Seite der Welle_01. Um die Welle erscheint nun ein breiter grüner Pfeil. Bild 23: Definition des Antriebes Im Eigenschaftsmenü können Sie bei Drehzahl? und Drehmoment? mittels Grafischer Auswahl bestimmen, ob Sie diese vorgeben oder berechnen lassen wollen. Bild 24: Vorgabe Moment und Drehzahl Wählen Sie für beide Vorgabe und tragen Sie dann die im oberen Bild aufgeführten Werte ein. Die Vorzeichen der Drehzahl bestimmen die Drehrichtung. Es ist darauf zu achten, dass bei Antrieben das Produkt aus Moment und Drehzahl größer null sein muss. Ziehen Sie nun ein Abtriebselement auf die rechte Seite von Welle_03. Wählen Sie diesmal für Drehzahl und Drehmoment Berechnung aus und geben Sie Positionx mit 220 mm vor. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 15

16 Bild 25: Abtrieb an Welle_03 Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 16

17 3.5. Zusammenbau des Getriebes Im nächsten Schritt ziehen Sie die gesamte Baugruppe von Welle_02 in Richtung der Baugruppe von Welle_01. Die gesamte Baugruppe wählen Sie aus, indem Sie bei gedrückter ALT-Taste Welle_02 anklicken. Somit kann auch bei gedrückter ALT- und linke Maustaste die Baugruppe verschoben werden. Achtung: Achten Sie unbedingt darauf, dass die ALT-Taste gedrückt ist, da sonst nur einzelne Elemente verschoben und so möglicherweise bestehende Verbindungen gelöst werden, welche Sie von neuem erstellen müssen. Alternativ kann zur Sicherheit in der Menüleiste Objects Operations Selektion ausgewählt werden. In diesem Modus werden Elemente oder Baugruppen nur ausgewählt und nicht verschoben. Wenn Sie wirklich die Baugruppe ausgewählt haben, wechseln Sie einfach zurück auf Objects Operations Objekt verschieben und bewegen anschließend die gesamte Baugruppe. Es werden nun gelbe Fanglinien in der Mitte beider Zahnräder sichtbar. Bringen Sie diese so nah aneinander bis sie sich blau färben und lassen Sie die linke Maustaste los. Verfahren Sie auf dieselbe Weise mit Welle_03 und der rechten Seite von Welle_02. Die Eigenschaften der Radpaarungen, die über die Zahnradsymbole angewählt werden können, sind den Tabellen zu entnehmen. Bild 26: Definition und Eigenschaften einer Radpaarungen Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 17

18 4. Berechnung 4.1 Berechnung der Kinematik Wechseln Sie nun wieder auf die Oberfläche Eingabeseite. Dort wählen Sie in der Menüleiste Aktionen Kinematik aus. Die Auswahl der Berechnungen können Sie ebenfalls direkt auf der Klassischen Eingabeseite unter Auswahl Getriebedetaillierung durchführen. Nun kann mit der Taste F10 bzw. in der Menüleiste mittels des Berechnen-Buttons die Kinematik berechnet werden. Auf der rechten Seite des Bildschirmes entsteht nach der Berechnung ein Fenster mit der Ausgabeseite. Diese enthält die Ergebnisse der Nachrechnung (Momente, Drehzahlen, Leistungen, Übersetzungen). Im Bereich Dokument der oberen Menü-Leiste können Sie nun Ihre Ergebnisse dokumentieren. Dabei werden zuerst die Eingabedaten und danach die Ausgabedaten in der Dokumentation aufgeführt. Sie können diese entweder sofort drucken oder als Textformat (HTML, RTF, PDF) speichern. Sollten Sie die Dokumentation in Englisch benötigen, müssen Sie nur für die Auswahl Dokumentsprache die Einstellung entsprechend ändern und Sie erhalten eine englischsprachige Dokumentation. Bild 27: Ergebnisse der Kinematikberechnung Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 18

19 4.2 Berechnung der Zahnräder Schließen Sie die Ausgabeseite. Für die Auswahl der Maschinenelementeberechnung stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. 1) Auswahl des Elementes unter der Registerkarte Berechnung Aktionen Auswahl Detail 2) Auswahl des Radpaares mit Doppelklick auf das Zahnradsymbol in der Grafischen Eingabe Bild 28: Auswahl Radpaar in Grafischer Eingabe Bild 29: Auswahl Radpaar Über Menü Buttons Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 19

20 Nun befindent Sie sich im Detaillierungsmodus der Verzahnung und können weitere Parameter der Verzahnung ändern. Geben Sie alle Breitenlastfaktoren und alle Stirnlastfaktoren mit 1 vor, sollte dies nicht bereits als Standard vorbelegt sein. Wenn diese Eingaben als 0 vorgegeben werden, berechnet das Programm diese Faktoren selbstständig nach Norm. Starten Sie die Berechnung (F10). Nach kurzer Zeit können Sie die berechneten Sicherheiten der Zahnräder betrachten. Wären diese geringer als die vorgegebenen Mindestsicherheiten, wird dies in roter Schrift auf der Ausgabeseite angezeigt. Anschließend werden alle zur Berechnung benötigten Zwischenergebnisse angezeigt. Zudem können Sie im rechten unteren Grafikmenü unterschiedliche Abbildungen zu Ihren Zahnrädern betrachten und auch speichern. Beispiele hierfür sind die Zahnformen, Grübchen- und Zahnfuss- Tragfähigkeitsdiagramme sowie verschiedene Ansichten der Zahnräder. Bild 30: Profilansicht des Ritzels Bild 31: Tragfähigkeits-Diagramm Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 20

21 Bild 32: Ergebnisübersicht Einzelberechnung Radpaar Sonne-Planet Verlassen Sie den Radpaardetaillierungsmodus über das Kreuz auf der Eingabeseite oder den Button in der Menüleiste Aktionen. Bild 33: Verlassen des Detaillierungsmodus Wählen Sie nun die Radpaarung_02 aus. Nehmen Sie die Änderung der Breiten- und Stirnlastfaktoren analog zum ersten Radpaar vor. Anschließend kann die Berechnung gestartet werden. Alternativ kann Radpaar_02 auch über den Pfeil bei Konfiguration der Verzahnungsdaten für gewählte Variante angewählt werden. Auf diese Weise kann auch zwischen verschiedenen Lagern oder Wellen gewechselt werden. Bild 34: Wechsel des betrachteten Elements Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 21

22 Die Ergebnisse der Berechnung für Radpaar_02 sind in der folgenden Abbildung aufgeführt. Bild 35: Ergebnisübersicht Einzelberechnung Radpaar_02 Beenden Sie nun wieder die Detailierung über das Kreuz auf der Eingabeseite. Weiterhin bestehen die Möglichkeiten, sowohl eine gesamte Planetenradpaarung als auch alle Radpaare im Getriebe berechnen zu lassen. Hierzu müssen in der Klassischen Eingabeseite die entsprechenden Detailauswahlen getroffen werden. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 22

23 4.3 Berechnung der Wellen Um eine Welle zu berechnen führen Sie einen Doppelklick auf die Welle in der grafischen Eingabe aus. Es öffnet sich der grafische 2D Welleneditor in welchen die Lager sowie Kräfte aus dem Getriebemodell übertragen sind. Wählen Sie Welle_01 aus. Bild 36: Welle im 2D Welleneditor Weitere Kerben sind über den Baum der 2D Welleneingabe hinzuzufügen. Als Beispiel wird eine Passfedernut definiert. Ziehen die Kerbe aus dem Elemente Explorer auf den linken Wellenabschnitt und geben Sie folgende Parameter ein: Bild 37: Eigenschaften der Passfederverbindung Ob alle Parameter korrekt sind, können Sie mittels der 3D-Darstellung im Grafikhilfe-Fenster kontrollieren. Es müsste in der Grafikdarstellung ein 3D-Modell der Welle sichtbar sein, in dem alle Kräfte, Momente, Lager, und Kerben dargestellt sind. Wäre stattdessen nur eine Koordinatensystem zu sehen, wäre das Wellenmodell fehlerhaft und die Berechnung führte zu keinem Ergebnis. Nun können Sie wieder die Berechnung mit F10 starten. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 23

24 Bild 38: 3D Berechnungsmodell Welle 1 Die entstehende Ausgabeseite enthält die resultierenden Sicherheiten sowie anschließend Zwischenergebnisse der Rechnung. Diese können, wenn gewünscht, wieder dokumentiert werden. Die Sicherheiten gegen Brüche sind sehr hoch, was der biegefreien Belastung durch die Planeten geschuldet ist. Bild 39: Ergebnisse der Wellenberechnung Welle 1 Außerdem können im unteren Grafikbereich unterschiedliche Darstellungen und Diagramme wie Kraft- und Momentverläufe, Durchbiegung der Wellen, resultierende Sicherheiten mit Position, etc. betrachtet und gespeichert werden. Verlassen Sie nun den Wellenberechnungsmodus. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 24

25 Bild 40: Torsionsspannungsverlauf Bild 41: Verlauf Sicherheit gegen Fließen Eine weitere Möglichkeit zur Auswahl einzelner Wellenberechnungen ist analog zur Radpaarberechnung über die klassische Eingabeseite. Führen Sie auf diese Weise die Nachrechnung für Welle_02 aus. Diese ist am rechten Absatz als Kerbzahnwelle ausgeführt. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 25

26 Bild 42: Maße Kerbzahnwelle Bild 43: Ergebnis Wellenberechnung für Welle_03 Verlassen Sie den Detaillierungsmodus über Klick auf das Kreuz bei erweiterter Parameter Welle oder den Button in der Symbolleiste. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 26

27 4.4 Berechnung der Lager Um ein Lager zu berechnen führen Sie einen Doppelklick auf das Lager in der grafischen Eingabe aus oder wählen Sie es auf der statischen Eingabeseite direkt aus. Wählen Sie Waelzlager_01. Die Kräfte aus der Wellenberechnung sind übertragen und der Lagertyp (Radial Kegelrollenlager einreihig) steht fest, sodass die Berechnung gestartet werden kann (F10). Es erscheint eine Tabelle mit der Auswahl unterschiedlicher Kegelrollenlager, welche die gewünschte Lebensdauer erfüllen. Wählen Sie das Lager 32009XA aus. Bild 44: Lagerauswahl aus der Datenbank Als Ergebnisse auf der Ausgabeseite erhalten Sie die zu erwartende Lebensdauer des Lagers sowie die statische Sicherheit. Beide Werte sind im Beispiel sehr hoch, da aufgrund der gleichmäßigen Belastung an der Sonnenwelle kaum Lagerkräfte entstehen. Außerdem werden weitere Daten des in der Tabelle ausgewählten Lagers mit angegeben. Bild 45: Grafische Zeichnung des ausgewählten Kegelrollenlagers Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 27

28 Verwenden Sie das Lager in der weiteren Berechnung durch Lagerauswahl Wiederholen auf der Eingabeseite und verlassen Sie den Detaillierungsmodus des Lagers durch Klick auf das Kreuz bei Erweiterte Parameter Lager. Führen Sie nun analog die Nachrechnungen für die drei anderen Lager durch. Verwenden Sie dafür folgende Typen: Lager_02: Radial-Kegelrollenlager 32009XA Lager_03: Radial-Kegelrollenlager 32009XA Lager_04: Radial-Kegelrollenlager 32009XA Lager_05: Radial-Kegelrollenlager 32009XA Lager_06: Radial-Kegelrollenlager 32009XA Nun haben Sie das Getriebe vollständig ausgelegt und ausreichend dimensioniert/detailliert. Beachten Sie, dass dies jedoch ein grober Getriebeentwurf zur Darstellung der einzelnen Arbeitsschritte ist. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 28

29 4.5 Komplette Berechnung Nachdem alle einzelnen Maschinenelemente detailliert sind, kann eine Gesamtberechnung durchgeführt werden. Wählen Sie alle Elemente auf der statischen Eingabeseite unter Auswahl der Elemente oder klicken Sie das entsprechende Symbol in der Symbolleiste. Bild 46: Auswahl Berechnung aller Elemente Als Ergebnis erhält man eine Übersicht über alle Nachrechnungsergebnisse und die gesamten Detailergebnisse, wenn dies unter der Gruppierung Einstellungen definiert wurde. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 29

30 Bild 47: Berechnung aller Elemente Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 30

31 5. Weitere Möglichkeiten 5.1 Zwangsbedingungen Die Kopplung mehrerer Getriebestufen kann auch über Zwangsbedingungen erfolgen. Dafür ist das Getriebemodell folgendermaßen umzukonstruieren: Das rechte Lager (Waelzlager_04) und das Zahnrad Rad_03 werden von Welle_02 abgezogen. Mit gedrückter STRG-Taste wird anschließend der fünfte Wellenabsatz von Welle_02 ausgewählt und durch Drücken der ENTF-Taste gelöscht, ebenso der vierte Absatz. Das frei stehende Lager 3 wird mit dem dritten Wellenabsatz verknüpft, der nun ganz rechts sitzt, Position x = 130 mm. Des Weiteren sind die verbleibenden Absätze von Welle_02 wie folgt zu dimensionieren(maße in mm): Bild 48: Neue Wellenmaße Außerdem ist eine neue Welle mit denselben Maßen sowie zwei weitere Lager (Lager 7 und 8) zu erstellen. Dimensionieren Sie Lager 7 wie Lager 1 und Lager 8 wie Lager 2. Erstellen Sie eine neue Baugruppe bestehend aus der neuen Welle_04, den Waelzlagern_07 und _08 und Rad_03. Die Positionen der Elemente sind wie bei Welle_02. Abschließend verknüpfen Sie die Zahnräder der und vier wie zuvor. Um beide Teilgetriebe zu verbinden wählen Sie eine Zwangsbedingung aus dem Elemente- Explorer (Elemente Explorer Kraftelemente Zwangsbedingung). Verknüpfen Sie den einen Knoten der Zwangsbedingung mit dem rechten Wellenende von Welle_02 und den anderen Knoten mit dem linken Wellenende von Welle_04. Beide Wellen sind nun starr miteinander gekoppelt, Kräfte und Momente werden von der einen Welle auf die andere übertragen. Das überarbeitete System ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 31

32 Bild 49: Über Zwangsbedingung verbundenes System Führen Sie mit diesem Modell die Kinematikberechnung aus. Die Ergebnisse entsprechen denen aus Kapitel 4.1. Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 32

33 5.2 Leistungsteilung und -summierung Eine Leistungsteilung oder -summierung kann über die Kraftelemente Antrieb und Abtrieb erreicht werden. In diesem Beispiel wird eine Leistungssummierung umgesetzt. Dazu erstellen Sie zunächst eine weitere Wellenbaugruppe bestehend aus einer Welle, zwei Lagern und einem Ritzel identisch zur Baugruppe der Welle_01. Verknüpfen Sie das Zahnrad über die Fanglinien der Verzahnung mir Rad_02, setzten Sie den axialen Versatz auf null und stellen Sie das Standard-Schmiermittel ein. Wählen Sie im Elemente-Explorer das Kraftelement Antrieb und ziehen Sie dieses auf das linke Wellenende von Welle_05. Wählen Sie für Drehzahl Berechnung und für Drehmoment Vorgabe aus und setzen Sie das Drehmoment auf 150 Nm: Bild 50: Zweiter Antrieb an Welle_05 Das gesamte Wellensystem ist der folgenden Abbildung zu entnehmen: Bild 51: Wellensystem mit Leistungssummierung Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 33

34 6. Sicherung der Projektdaten Alle Berechnungsdatensätze (*.XML) der Subelementeberechnung werden während der Berechnung in einem Projektordner gespeichert. Standardmäßig ist das Zielverzeichnis ein temporäres Verzeichnis auf Ihrem Rechner. Beim Neu laden einer Datei werden alle temporären Daten aus diesem temporären Verzeichnis gelöscht. Deshalb ist ein neues Zielverzeichnis zu wählen. Wird dies am Ende der Berechnung gemacht, können alle erzeugten XML Datensätze in dieses neue Projektverzeichnis kopiert werden. Wählen Sie einen entsprechenden Pfad wie abgebildet aus, bestätigen Sie den Kopiervorgang mit Ja und speichern Sie erneut den gearbox Datensatz (*.mdp). Die Daten im Projektverzeichnis müssen mit gespeichert werden, damit bei Neustart der Software oder Laden des gearbox Datensatzes auf die bereits detaillierten Berechnungsergebnisse zugegriffen werden kann. Bild 52: Definition des Projektverzeichnisses Juni DriveConcepts GmbH, Dresden 34

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