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Effiziente Getriebeentwicklung mit Mehrkörpersimulation

Hohe Zuverlässigkeit, geringe Geräuschentwicklung, optimiertes Schwingungsverhalten, … Wie mit Mehrkörpersimulation Getriebe kosteneffizient entwickelt werden können, erklärt dieses Whitepaper an
einem Praxisbeispiel.

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Whitepaper Cover: Wölfel
Die zentralen Qualitätsmerkmale eines modernen Getriebes sind u.a.:
  • ein schlankes Design
  • hohe Einsatzvariabilität
  • eine geringe Geräuschentwicklung
  • ein optimiertes Schwingungsverhalten
  • hohe Zuverlässigkeit
  • ein hoher Wirkungsgrad

Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss das Getriebe als Gesamtsystem des Antriebsstrangs betrachtet und konstruiert werden. Insbesondere durch das Schwingungsverhalten sind die dynamischen Effekte und gegenseitigen Einflüsse der Getriebekomponenten nicht zu vernachlässigen.

Wird im Getriebedesign bspw. eine Verzahnungsmodifikation ohne Berücksichtigung der elastischen und dynamischen Einflüsse festgelegt, so kann die Getriebeperformance im realen Einsatz nicht erreicht werden: Einerseits wird sich dies in einer lokal erhöhten Beanspruchung der Zahnflanken äußern und damit die Zuverlässigkeit des Getriebes beeinflussen. Andererseits kann auch das Gesamtschwingungsverhalten sowie der Schall (NVH) zunehmen, was dazu führt, dass das Getriebe den Anforderungsbedingungen im Feld nicht mehr genügt.

Dies kann durch die Verwendung von modernen Simulationsmethoden wie der Mehrkörpersimulation (MKS) in der Berechnung verhindert werden. Das Simulationsmodell kann im Anschluss an die Konstruktionsphase zudem zur virtuellen Inbetriebnahme dienen. Darin können verschiedene Lastszenarien oder spezielle Fehlerfälle effizient untersucht und ihr Einfluss auf das Design schon während der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Aufwendige Prototypentests können damit reduziert und der gesamte Entwicklungsaufwand optimiert werden.

Anhand von einem Praxisbeispiel beantwortet dieses Whitepaper folgende Fragen:
  • Inwiefern beeinflusst das elastische und dynamische Gesamtverhalten eines Getriebes die lokalen Eigenschaften wie die Verzahnungsgeometrie?
  • Warum müssen diese Effekte im Getriebedesign berücksichtigt werden?
  • Warum eignet sich hierzu insbesondere Mehrkörpersimulation? Wie kann hiermit die Produktqualität bei gleichzeitiger Minimierung von Entwicklungszeiten und -kosten erhöht werden?

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