Gesamtsystem
Toleranzbewertung im Gesamtsystem
Fertigungstoleranzen sind unvermeidbar, doch ihr Einfluss auf das Verhalten von Getrieben ist oft größer, als man denkt. Schon kleinste Abweichungen in der Position von Planetenträgern oder den Mikrogeometrien der Zahnflanken verändern die Lastverteilung, die Verzahnungssicherheit oder das akustische Verhalten des Getriebes. Die FVA-Workbench ermöglicht eine systemweite Toleranzanalyse, die alle relevanten Bauteile berücksichtigt: von Wellen, Lagern und Gehäusen bis hin zu Verzahnungen. Auf Basis statistischer Methoden wie Monte-Carlo-Simulationen werden reale Streuungen aus der Fertigung abgebildet und direkt mit den Anforderungen an Tragfähigkeit, NVH und Lebensdauer verknüpft.
Mehr als nur Grenzwerte
Anstatt Worst-Case-Annahmen übermäßig enge Toleranzen zu erzwingen, erlaubt die FVA-Workbench eine statistisch abgesicherte Bewertung. Damit lassen sich robuste Designs entwickeln, die sowohl Kosten als auch Qualität im Blick behalten – und das bei kürzeren Entwicklungszeiten und höherer Prozesssicherheit.
Ihr Nutzen auf einen Blick:
- Frühzeitige Identifikation kritischer Toleranzen: Erkennen, welche Abweichungen die Funktion tatsächlich gefährden
- Gezielte Kosteneinsparungen: Reduzierung von Fertigungsaufwand und Ausschuss durch bewusst weiter gefasste unkritische Toleranzen
- Absicherung der Fertigungsqualität: Sicherstellung, dass das Gesamtsystem auch mit realen Bauteiltoleranzen zuverlässig funktioniert
- Realitätsnahe Simulation: Berücksichtigung des gesamten Getriebesystems mit allen Wechselwirkungen
Kreuzeinflüsse im Gesamtsystem
Für die richtige Auslegung von Getriebesystemen müssen alle Kreuzeinflüsse zwischen den Maschinenelementen innerhalb eines Getriebegesamtsystems im Betriebszustand miteinbezogen werden. Die Kreuzeinflüsse sind von den Elastizitäten der Maschinenelemente abhängig und führen zu einem komplexen Verformungszustand.
Bei der Gesamtsystemberechnung werden der Leistungsfluss und die Verformungen für das gesamte Getriebe berechnet. Die auftretenden Kräfte, Verlagerungen etc. werden dabei automatisch an die einzelnen Maschinenelemente weitergegeben. Somit erfolgt die Berechnung der weiterführenden Tragfähigkeitsverfahren unter Berücksichtigung der Verformungskreuzeinflüsse. So wird beispielsweise die Lastverteilung bei Stirnradstufen maßgeblich durch das Verformungsverhalten der Welle-Lager-Systeme und des Gehäuses beeinflusst.
Durch die genaue Kenntnis dieser Randbedingungen wird der Konstrukteur in die Lage versetzt, bereits früh im Entwicklungsprozess fundierte Entscheidungen zu treffen und sein Getriebe optimal auszulegen.
↓ Das Steifigkeits- und Verformungsverhalten wird für alle Maschinenelemente berechnet
Gesamtsystemverformung im 3D-Modell der FVA-Workbench
Aufgrund des nichtlinearen Verhaltens, zum Beispiel der Lagerstellen im Getriebe, muss das System iterativ gelöst werden. Auf Basis der Belastungen und Verformungen können eine Reihe von Aussagen über das Getriebe getroffen und aufbauende Berechnungen durchgeführt werden.
