Untersuchungsumgebung und Vorgehen zur Analyse der Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern und Radialschwingungen in Polymergehäusen gelagerter Antriebsstränge = Investigation Environment and Approach for Analyzing the Relationships Between Design Parameters and Radial Vibrations in Powertrains Mounted in Polymer Housings
Creators: name: Sturm, Carolin
Publisher: name: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Year: 2022
Subjects: Polymergehäuse
Schwingungen
Analyse
Antriebsstrang

description: In der Produktentwicklung geht der Trend zum Einsatz immer leistungsdichterer und schneller drehender Motoren mit der gleichzeitigen Forderung nach dem vermehrten Einsatz von Leichtbau. Dies führt zu geänderten Schwingungscharakteristiken in Systemen, welche die Beanspruchung von Menschen und Bauteilen negativ beeinflussen können. Viele Gestaltparameter in Antriebssträngen beeinflussen deren Schwingungscharakteristik. Eine Bewertung der Effektstärken der Gestaltparameter relativ zueinander ist basierend auf dem Stand der Forschung nur eingeschränkt möglich. Dass das Material eines Lagersitzes das Schwingungsverhalten eines Antriebsstrangs mit Kegelradgetriebe beeinflussen kann wurde im Stand der Forschung gezeigt. Wie Gestaltmerkmale des Gehäuses, dessen radiale Steifigkeit und radiale Schwingungen zusammenhängen wurde jedoch im untersuchten System noch nicht expliziert. Wissenschaftliches Ziel dieser Arbeit ist die Unterstützung der Analyse der Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern in Polymergehäusen gelagerter Antriebsstränge. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen wiederum die gezielte Beeinflussung radialer Schwingungen unterstützen. Zur Erreichung des Ziels wird zunächst eine virtuelle Versuchsumgebung zur Identifikation und Eingrenzung von Gestaltparametern mit Potential radiale Schwingungen des untersuchten Systems zu beeinflussen entwickelt. Zur Identifikation wird eine simulative Parameterstudie mit einem teilfaktoriellen Versuchsplan und statistischer Auswertung durchgeführt. Darauf aufbauend wird ein Entwicklungsprüfstand mit variablem Steifigkeitselement zur Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern und radialen Schwingungen entwickelt und genutzt. Im letzten Teilschritt werden die quantifizierten Zusammenhänge eingesetzt, um eine Gehäusegestalt abzuleiten und damit radiale Schwingungen zu beeinflussen. Ergebnis dieser Arbeit ist eine methodische Vorgehensweise, welche bei der Identifikation und Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern und radialen Schwingungen unterstützt. Ein weiteres Ergebnis ist ein Entwicklungsprüfstand mit einstellbarem Lagersitz-Steifigkeits-Element mit dessen Hilfe Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern und radialen Schwingungen quantifiziert werden können. Dies ermöglichte die Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen Lagerabstand, radialer Lagersitzsteifigkeit, Drehzahl und radialen Schwingungen sowohl im Hochlauf als auch bei konstanter Drehzahl im untersuchten System. Mit Hilfe der entwickelten Unterstützungen konnten beispielhaft die Zusammenhänge zwischen einzelnen Gestaltparametern und Radialschwingungen eines in einem Polymergehäuse gelagerten Antriebsstrangs analysiert sowie beispielhaft Gehäusegestalten abgeleitet und untersucht werden.