In dieser Arbeit werden vollständige Planetengetriebe basierend auf Elastischen Mehrkörpersystemen mit knotenbasiertem Kontakt simuliert und untersucht. Dabei werden effiziente Methoden vorgestellt, wie der Aufwand bei der Kontaktkraftberechnung minimiert werden kann. Dies ist auch notwendig, da bei Systemen dieser Größenordnung und diesem Detaillierungsgrad selbst mit Elastischen Mehrkörpersystemen ein nicht unerheblicher numerischer Aufwand anfallen kann. Der numerische Aufwand kann, im Vergleich zu einem FE-Modell, hauptsächlich durch Modellordnungsreduktion erzielt werden. Dabei wird eine Projektionsmatrix zur Verringerung der Freiheitsgrade verwendet. Die Untersuchung von geeigneten Reduktionsmethoden zur möglichst effizienten Berechnung hat dabei das Ziel, die Kontaktdynamik und die innere Dynamik gut abbilden zu können.
Die Berechnung der korrekten Kontaktkraft ist dabei für die sich einstellende Dynamik entscheidend. In dieser Arbeit wird das Penalty-Verfahren zur Kontaktberechnung verwendet, da es im Allgemeinen weniger aufwändig ist als das Lagrange-Multiplikator-Verfahren.
Deshalb ergibt sich eine starke Abhängigkeit vom Penalty-Parameter. Für diesen wird eine Annäherung eingeführt, welche im Vergleich mit FE-Modellen eine qualitativ ähnlich gute Berechnung des Kontaktes erlaubt. Da jedoch ein Vergleich mit der Realität fehlt, wird ein Stoßexperiment durchgeführt, um das vorliegende EMKS mit knotenbasierter Kontaktkraftberechnung zu untersuchen. Der Fokus liegt hierbei auf Innenverzahnungen, da Hohlräder im Allgemeinen sehr viel elastischer sind als kleine, kompakte Stirnräder. Anhand von dynamischen Simulationen von vollständigen Planetengetrieben wird die Einsetzbarkeit der hier vorgestellten effizienten Algorithmen demonstriert.
Aktualisiert: 2021-12-20
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