Modell-Bibliotheken Antriebstechnik (MKS) Mit den SimulationX-Bibliotheken der Antriebstechnik (MKS) analysieren Sie die physikalischen Wechselwirkungen mechanischer Baugruppen unter Berücksichtigung der sechs räumlichen Freiheitsgrade. Während die SimulationX-Bibliothek MKS-Mechanik eine große Anzahl an Grundmodellen, wie Gelenke, Körper und Kraftelemente enthält, stehen Ihnen unter dem Dach der Antriebstechnik (MKS) die Bibliotheken Räder und Reifen, Aktuatorik sowie Getriebe mit komplexen, anwendungsspezifischen Modellen zur Verfügung. In diesen ist das erforderliche physikalische Verhalten bereits implementiert und sie müssen lediglich mittels konstruktiver Größen oder Katalogdaten parametriert werden. Für den Fall, dass dem Anwender nicht alle für die Berechnung erforderlichen Parameter bekannt sind, werden an vielen Stellen unterschiedliche Ansätze zur Abschätzung angeboten, die trotz dessen eine Simulation ermöglichen. Die 3D-Darstellung veranschaulicht den Modellaufbau und die geometrische Parametrierung. Darüber hinaus dient Sie der Animation der Kinematik, der Kräfte und Momente sowie der Schwingform. • Umfassende Modelle von Getrieben, Diffe rentialzylindern und Rädern für die Mehrkörper systemsimulation • Abbildung räumlicher Wechselwirkungen • Parametrierung durch Konst ruktions- und Katalogdaten • Berücksichtigung dynamischer Eigenschaften • Schnittstellen zur Pneumatik, Hydraulik, Thermik sowie 1D- und MKS-Mechanik Verzahnungssteifigkeit Normalkräfte auf den Zahnflanken Bild 1: Getriebemotor • Verschiedene Ansätze zur Ermittlung nicht ver fügbarer Parameter SimulationX 3.6 – Datenblatt: Antriebstechnik (MKS) 2|4 Getriebe Die Bibliothek Getriebe umfasst Modelle zur Abbildung von Stirnradpaarungen in Mehrkörpersystemen zur Untersuchung räumlicher Wechselwirkungen zwischen Verzahnung und Getriebe (Wellen, Lager, Gehäuse). Dies ermöglicht zum Beispiel die schnelle kinematische Auslegung von Getrieben in frühen Entwicklungsstadien sowie die zuverlässige Nachrechnung der auftretenden Belastungen. So können der Einfluss der Zahnradneigung auf den Zahneingriff oder bei Schrägverzahnungen die Einflüsse der axialen Kräfte auf die rotatorische Kraftübertragung untersucht werden. Neben den Trägheits- und Geometrieeigenschaften der Zahnräder werden hierbei auch die veränderlichen Steifigkeiten und das Spiel der Verzahnung berücksichtigt. Darüber hinaus lassen sich in Kombination mit Elementen der MKS-Mechanik komfortabel elastische Abstützungen im Getriebegehäuse modellieren sowie die elastische Wellenbiegung im Getriebe ermitteln. Die Bibliothek umfasst sowohl einzelne Modelle zur Abbildung der Radkörper und des Zahnkontaktes als auch Modelle kompletter Radsätze. Weiterhin können CAD-Geometrien in die Radkörper und Radsätze integriert werden. Letztere sind unter anderem durch Parametrierung mittels Katalog und Zeichnungsdaten sowie durch das Vermeiden von Mehrfacheingaben der gleichen Parameter sehr komfortabel zu bedienen. Widersprüche bei der Parametrierung innerhalb der Zahnradsätze sind dabei ausgeschlossen. Anwendungsgebiete der Bibliothek sind beispielsweise die Analyse von Getriebemotoren, Getriebe in Windkraftanlagen und Robotern oder von Planetengetrieben. Stirnradkontakt Stirnrad (außenverzahnt) Hohlrad (innenverzahnt) Stirnradstufe (Radsatz) Stirnradstufe mit Hohlrad (Radsatz) • Zahneingriff in schräg- oder geradverzahnten Stirnradgetriebestufen • Berücksichtigung von: • Zahnsteifigkeit • Steifigkeitsschwankungen (wahlweise durch Ansatzfunktionen, Vorgabe der Einzeleingriffssteifigkeit per Kennlinie/Formel oder Vorgabe der Summeneingriffsteifigkeit als Kennlinie) • Drehflankenspiel • Dämpfung (optional mit Dämpfung im Verzahnungsspiel) • Optional: starre Modellierung des Zahneingriffs und Berücksichtigung des Spiels nach den Stoßgesetzen • Starrkörpermodelle von Zahnrädern • Parametrierung mittels Zeichnungs- oder Katalogdaten (Modul, Schrägungswinkel, Zähnezahl) • Berechnung der Trägheitseigenschaften aus Geometriedaten und Masse bzw. Dichte (alternativ: Vorgabe des Trägheitstensors) • Optionale Berücksichtigung der Profilverschiebung • Vorgabe der Zahnradgeometrie durch CAD-Import wird unterstützt • Stirnradsatz (Radpaarung) mit zwei außenverzahnten Stirnrädern • Bestehend aus zwei Starrkörpern für Stirnräder und dem verbindenden Zahnkontaktmodell • Stirnradsatz (Radpaarung) mit einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten Stirnrad • Bestehend aus zwei Starrkörpern für Hohl- und Stirnrad und dem verbindenden Zahnkontaktmodell Kombination der Eigenschaften der einzelnen Zahnrad- und Zahnkontaktmodelle SimulationX 3.6 – Datenblatt: Antriebstechnik (MKS) 3|4 Aktuatorik In der Bibliothek Aktuatorik befinden sich Modelle von Differentialzylindern beispielsweise zur Simulation von Baumaschinen (z. B. Bagger), Industriemaschinen, Robotern und Fahrzeugen. Sie simulieren zusätzlich zu den hydraulischen und pneumatischen Eigenschaften auch das räumliche, mechanische Verhalten wie zum Beispiel die veränderliche, interne Masseträgheiten abhängig von der Kolbenposition. In Verbindung mit weiteren Elementen der MKS-Mechanik ändert sich zudem die Massenträgheit des Systems in Abhängigkeit von der Lage der Aktuatoren. • Parametrierung mittels Katalogdaten • Anschluss an den Kugelgelenkpunkten des Gehäuses und der Kolbenstange • Abbildung fluidtechnischer Eigenschaften wie Drücke und Massenströme • Berücksichtigung elastischer Kolbendichtungen und der Reibung zwischen Kolben und Gehäusewand mittels unterschiedlicher Ansätze (z. B. Mischreibung mit Stribeck-Kurve) • Beachtung veränderlicher Trägheiten abhängig von der jeweiligen Position des Zylinders und der Kolbenstange Bild 2: Baggerarm mit hydraulischem Differentialzylinder (MKS) Hydraulischer Differentialzylinder • Berücksichtigung der Beschleunigungskräfte und der Schwerpunktlage der Fluidmassen • Pro Kammer ein Anschluss für hydraulische Strukturen Pneumatischer Differentialzylinder • Berechnung der Fluidtemperaturen in den Kammern • Wärmeübergang nach außen kann berücksichtigt werden • Pro Kammer ein Anschluss für pneumatische Strukturen SimulationX 3.6 – Datenblatt: Antriebstechnik (MKS) 4|4 Räder und Reifen Die Modelle dieser Bibliothek simulieren das Verhalten von Rädern und Reifen im Zusammenspiel mit dem Untergrund zum Beispiel bei Fahrdynamik- und Fahrwerksuntersuchungen sowie zur Untersuchungen des Lenkverhaltens. • Reifenmodell zur Simulation des Fahrverhaltens auf einem starren und ebenen Untergrund • Auswahl zwischen verschiedenen Reifen- bzw. Rad-Boden-Kontaktmodellen: HSRI, Pacejka, Rill und Wohnhaas • Berechnung des Rückstellmoments, des effektiven Rollradius, des Sturzwinkels und der Reifeneinfederung • Berücksichtigung von elastischem Verhalten sowie Berechnung von Längs- und Querkräften im Rad-Boden-Kontakt bei Schlupf • Berücksichtigung des Rollwiderstands und der Kippmomente • Für echtzeitfähige Modelle geeignet ITI und SimulationX sind eingetragene Markenzeichen der ITI GmbH Dresden. © ITI GmbH Dresden, Deutschland, 2014. Alle Rechte vorbehalten. Rad-Boden-Kontakt ITI GmbH SimulationX Schweriner Straße 1 • 01067 Dresden • Deutschland www.iti.de • [email protected] • T + 49 (0) 351.260 50 0 • F + 49 (0) 351.260 50 155 Für Ihren fachlichen Ansprechpartner besuchen Sie bitte: www.simulationx.de/kontakt Stand 06/2014
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