Studentische Abschlussarbeiten

Hochfrequentes Bremsenquietschen tritt auch an modernen Fahrzeugen immer noch auf. Mit dem stetig steigenden Anspruch an moderne PKW ist dieses Problem nicht nur bei Fahrzeugen im hochpreisigen Segment inakzeptabel, sondern wird auch in unteren Fahrzeugklassen nicht mehr toleriert. An einem ausgewählten Fahrzeug konnte bei bestimmten Umgebungsbedingungen ein Quietschen an der Vorderachse reproduzierbar erzeugt werden. Die Analyse dieses Problems wirft zahlreiche Aufgabenstellungen auf. Die Diplomarbeit befasst sich mit den Teilaufgaben Schwingungsanalyse der Bremsanlage und Ermittlung der axialen Kompressibilität der Bremsbeläge dieses Fahrzeugmodells. Zur Schwingungsanalyse wurde die Vorderachse unter realen Einbauverhältnissen auf einen klimatisierten Prüfstand verbaut. Die Bremsanlage inklusive der Radaufhängung wurde einer vollständige Modalanalyse unterzogen, wobei verschiedene Umgebungsparameter variiert wurden. Weiterhin sind Vergleiche angestellt worden, die Unterschiede zwischen differierenden Bauständen aufzeigen sollen. Um gezielte Aussagen über Frequenzverschiebungen treffen zu können, wurden die Übertragungsfunktionen einzelner Vorderachsbauteile ausführlich unter dem Aspekt gemeinsamer Resonanzstellen untersucht. Der zweite Teil umfasst den Aufbau eines einfachen Prüfstandes, mit dem die Kompressibilität von Bremsbelägen im Mikrometerbereich messbar ist. Bei diesen Untersuchungen wurde das Verhalten unterschiedlicher Bremsbeläge bei verschiedenen Temperaturen analysiert. Beide Teilaufgaben wurden mit dem Ziel verfolgt, primär für das Bremsenquietschen verantwortliche Bauteile dieses Fahrzeugmodells zu identifizieren. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse werden ansatzweise Vorschläge zur Vermeidung des Quietschgeräusches an diesem speziellen PKW-Typ unterbreitet.

Bei der Entwicklung schwingungsfähiger Systeme werden vermehrt Mehrkörpersimulationsprogramme (MKS-Programme) eingesetzt, wie beispielsweise bei der Auslegung von Grundtriebwerken für Verbrennungsmotoren. Um dynamische und akustische Effekte realitätsnah beschreiben zu können, muss das Eigenschwingungsverhalten und die damit verbundenen elastischen Deformationen der einzelnen Baugruppen in den MKS-Modellen berücksichtigt werden. Die Modellierung des Eigenschwingungsverhaltens mit Hilfe der finiten Elemente Methode (FEM) nimmt somit einen hohen Stellenwert im Prozess der Dynamik- und Akustiksimulation ein. Trotz der weiten Verbreitung der FEM im Bereich der Strukturanalyse, treten in der Praxis teilweise noch beträchtliche Unterschiede zwischen numerischen Simulationen und experimentellen Testergebnissen auf. Um von hinreichend genauen Berechnungen mit MKS-Programmen ausgehen zu können, ist es daher essentiell notwendig, eine Validierung der integrierten FE-Modelle durch experimentelle Messungen durchzuführen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der strukturdynamischen Untersuchung einer einzelnen Grundtriebwerkskomponente eines Motors. Diese besteht aus einer Kurbelwelle, einer Riemenscheibe und einem Schwungrad. Im ersten Schritt wird das Eigenschwingungsverhalten der Einzelbauteile mit Hilfe der FE-Software MSC.Nastran modelliert. Anschließend wird zur Überprüfung der Abbildungsgenauigkeit der FE-Modelle eine experimentelle Modalanalyse (EMA) durchgeführt und mit den Ergebnissen einer finiten Elemente Analyse (FEA) verglichen. Die Abweichungen zwischen der EMA und der FEA erlauben eine Aussage über die Güte des verwendeten FE-Modells. Zur Minimierung der Abweichungen zwischen Messung und Rechnung wird die Methode der computerunterstützten Modellanpassung (Model-Updating) angewendet. Ausgewählte physikalische Parameter des FE-Modells werden dabei gleichzeitig so korrigiert, dass eine Anpassung der Berechnungs- an die Messergebnisse erfolgt. Weiterer Bestandteil dieser Arbeit ist die Untersuchung der verschiedenen Bauteilverbände, die sich aus der Kombination der erwähnten Einzelbauteile ergeben. Dafür werden verschiedene Modellierungsformen für die Verschraubungskopplungen unter Verwendung von Elementen, die in MSC.Nastran standardmäßig zur Verfügung stehen, entwickelt.

Gegenstand der Diplomarbeit ist es, ein neuartiges Bremssystem in verschiedene Rollstühle zu implementieren. Hierzu wurde ein Rollstuhl mit Messtechnik versehen. Mit dieser wurden diverse herkömmliche und neu konstruierte Systeme messtechnisch analysiert. Um das breite Spektrum der verschiedenen Handicaps abzudecken, wurden konstruktive Neuerungen so umgesetzt, dass der Rollstuhl personalisiert werden kann. Hauptgegenstand war dabei die technische Umsetzung des zu realisierenden Radwechselmechanismus. Es wurden verschiedene Prinzipien ausgearbeitet, bewertet, neue Baugruppen konstruiert und mittels FEM dimensioniert.

Im Rahmen eines Industrieprojektes wurde der Zinkdruckgussprozess als Teil der Herstellung von Bowdenzügen untersucht. Schwerpunkt der Untersuchungen waren Ursachen für fehlerhafte Bowdenzugenden, welche während des Zinkdruckgußprozesses auftreten. Einleitend werden dazu die technologischen Grundlagen zum Fertigungsverfahren Zinkdruckguss erläutert. In einem ersten Schritt wurden die aufgetretenen Fehlteile analysiert, sowie eine Mitarbeiterbefragung zu Problemen im Zinkdruckgussprozess durchgeführt. Im Anschluss daran wurde mittels eines statistischen Versuchsplans der Einfluss der relevanten Prozessparameter auf das Ausspritzergebnis untersucht. Die Ergebnisse wurden zusammen mit dem Industriepartner diskutiert und ausgewertet. Abschließend wurden Möglichkeiten zur Verbesserung der Prozesssicherheit des Zinkdruckgussprozesses untersucht.

Bei den immer kürzer werdenden Entwicklungsphasen im Automobilbau ist es notwendig, auf Simulationen zurückzugreifen. Speziell bei der Weiterentwicklung von bestehenden Systemen bietet sich eine solche Vorgehensweise an. Um diese auf eine fundierte Grundlage zu stellen, ist es unumgänglich, die Eigenschaften der einzelnen Komponenten zu kennen. Durch ihre Anpassung wird es möglich, die Funktionsweise des Systems markenspezifisch anzupassen. - Aus diesem Grund wurden im Rahmen der Diplomarbeit das Verhalten und die physikalischen Eigenschaften der Bremsanlagenkomponenten einer hydraulischen NKW-Bremsanlage untersucht. Angefangen bei einer Modellaufnahme der einzelnen Bestandteile bis hin zum Verhalten des Gesamtsystems, bilden die Ergebnisse die Grundlage für ein Simulationsmodell. Somit ist es zukünftig möglich, das Verhalten und die Auswirkungen der Bremskomponenten im Gesamten zu simulieren. - Speziell wurden neben der Modellaufnahme auch Untersuchungen bezüglich der Volumenaufnahme aller Bauteile, des Drosselverhaltens der einzelnen Ventile des ESP-Aggregats und des Gesamtsystemverhaltens durchgeführt.