Simulation des Eigenspannungsabbaus an Schraubenfedern durch die Wärmebehandlung nach dem Federwinden. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Federn werden heute überwiegend durch plastische Formgebung des Drahtes in einer Windemaschine hergestellt. Dabei entstehen jedoch Eigenspannungen, welche sich massiv auf die Eigenschaften der Feder auswirken. Mit dem Ziel, diese Eigenspannungen abzubauen, durchlaufen Federn nach dem Windeprozess ein Wärmebehandlungsverfahren. Dabei haben viele Faktoren (z. B. Temperatur, Haltezeit und Zeitdauer der Wärmebehandlung) einen Einfluss auf den Eigenspannungszustand. Um die vorhandenen Eigenspannungen zu bestimmen, müssen Federn meist aufwendig für die Messung vorbereitet werden. Die Messung ist zudem sehr zeitintensiv. Deshalb haben in den letzten Jahren die Simulationen solcher Verfahren an großer Bedeutung gewonnen, um den Einfluss der Wärmebehandlung auf den Eigenspannungszustand zu ermitteln. Im Rahmen dieser Arbeit soll der Eigenspannungsabbau an Schraubenfedern durch die Wärmebehandlung nach dem Federwinden simuliert werden.
Gewichtsreduzierung an einem PKW-Außenspiegel unter Berücksichtigung der geforderten physikalischen Eigenschaften. - 65 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Diese Arbeit befasst sich mit der Gewichtsreduzierung an einem PKW-Außenspiegel. Ziel ist es, ein Einsparungspotential von mindestens ein Gramm zu erreichen. Dabei müssen die geforderten physikalischen Eigenschaften eingehalten werden. Als wichtigstes Kriterium wird der Schwingfestigkeitstest angeführt. Der Spiegel muss trotz einer Gewichtsabnahme die Festigkeitsanforderungen erfüllen. Dabei wird der Außenspiegel analysiert und geeignete Komponenten für eine nähere Untersuchung ausgewählt. Anschließend wird der Außenspiegel und die ausgewählten Teile bezüglich der Schwingfestigkeit untersucht und ein Ausgangsmodell mit der Simulationssoftware ANSYS Workbench 13 erstellt. Es werden verschiedene konstruktive Lösungsansätze unter Einbezug der Leichtbautheorie aufgestellt, welche durch eigens gewählte Kriterien bewertet werden. Folglich werden diese Varianten mit der Simulationssoftware berechnet und anschließend erneut bewertet. Durch eine abgeänderte Konstruktion und geeignete Materialentfernung konnte eine Gewichtseinsparung von 13% erreicht werden. Dabei wurde die Festigkeit des ausgewählten Bauteils nicht verringert. Im Zusammenbau des Außenspiegels verbessern sich sogar die Schwingeigenschaften.
Konstruktion einer NC-gesteuerten Schwenkachse für eine Bearbeitungseinheit des Typs USOPI 125C350/M4. - 145 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
In dieser Arbeit wird eine stufenlose Schwenkachse für eine Bearbeitungseinheit des Typs USOPI 125C350/M4 entwickelt, die eine NC-gesteuerte, hochpräzise Bearbeitung erlaubt. Hierfür wird eine Lagerung des Schwenkgehäuses realisiert, wie auch ein komplett neues, im kompakten Gehäuse untergebrachtes, B-Achs-Antriebskonzept gefunden. Die Lösung besteht aus einem YRT-Lager, wie auch aus zwei Servomotoren, die mit jeweils einem Harmonic Drive-Getriebe und einer Stirnradstufe das für den NC-Betrieb erforderliche Schwenkmoment von 4.000 Nm zur Verfügung stellen. Bei voller Belastung ist somit im Schwenkbereich von ± 135˚ eine Schwenkdrehzahl von 7,1 U/min mit einer Auflösung von 5" möglich, was durch einen integrierten Drehgeber in der B-Achse gemessen wird. Für den Schruppvorgang ohne B-Achs-Verstellung ist eine B-Achs-Klemmung vorhanden, die ein Klemmmoment von 6.000 Nm erreicht, sodass die Fräsleistung von 45 kW bei einem Drehmoment von 1.250 Nm oder einer maximalen Drehzahl von 5.000 1/min bedenkenlos umgesetzt werden kann.
Konzeption und Realisierung eines DMS-applizierten Radlagers zur Verifizierung von PKW-Radlager-Lebensdauerprüfständen und Entwicklung eines geeigneten Prüfprogrammes und Prüfverfahrens. - 104 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Ein Abgleich von PKW-Radlager-Lebensdauerprüfständen erfolgte in der Vergangenheit bei FAG über sogenannte Ringversuche. In den Versuchen wurden Radlager aus derselben Fertigungscharge auf verschiedenen Lebensdauerprüfständen nach bestimmten Lastvorgaben bis zum Ausfall geprüft. Durch die statistische Auswertung der Ausfallzeitpunkte erfolgte eine Beurteilung der Wirkungsweise der geprüften Radlager-Lebensdauerprüfstände. Aufgrund des sehr hohen Zeitaufwandes und der geringen statistischen Aussagekraft eignet sich der Ringversuch für den Abgleich der Prüfstände nur begrenzt. In der vorliegenden Arbeit wurde eine für den Abgleich besser geeignete Alternative zu den Ringversuchen erarbeitet. Statt des Vergleichs der Ausfallzeitpunkte wurde die explizite, dynamische Messung der unterschiedlichen Kraftwirkungen der Lebensdauerprüfstände auf ein Radlager als Grundidee für den Abgleich verfolgt. Hierfür wurde ein Orginal-PKW-Radlager der zweiten Generation mit drehendem Außenring an geeigneten Stellen mit Dehnungsmessstreifen bestückt und mit der entsprechenden Messtechnik versehen. Umfangreiche Versuche auf dem FAG-Lebensdauerprüfstand L24 erbrachten ein detailliertes Verständnis der Einflüsse von Steuer- und Störgrößen auf die Verformung des Messlagers. Mit den Erkenntnissen wurde eine sinnvolle Messprozedur erarbeitet, die als Bedienungsanleitung für den Abgleich von Radlager-Lebensdauerprüfständen herangezogen werden kann. Auf diese Weise konnten die dynamischen Kraftwirkungen an drei Einbaustellen des FAG-Radlager-Lebensdauerprüfstands L24 und an einer Einbaustelle des artverwandten FAG-Radlager-Lebensdauerprüfstands L25 mit dem entwickeltem Messlager vergleichend gemessen und ein Toleranzband für zukünftige Abgleichsmessungen festgelegt werden.
Anpassungskonstruktion E-BOXX Pedelec Antrieb für Fahrräder. - 67 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Thema der Integration eines Elektromotors in ein Mountainbike-Fahrradrahmen als zusätzliche Unterstützung zur Muskelkraft des Nutzers. Sie zeigt die einzelnen Arbeitsschritte des Konstruktions- und Entwicklungsprozesses vom Grobkonzept bis zum fertigen 3D CAD Modell. Der bestehende Prototyp hört auf den Namen E-BOXX 1.1. Die, mit diesem Prototypen, absolvierten Testfahrten werfen Änderungswünsche für das Serienprodukt auf, welche mit Hilfe dieser Arbeit abgehandelt werden sollen. Diese Änderungen beziehen sich vorwiegend auf die Art der Antriebsansteuerung, Befestigung der Akkumulatoren, Kompensation der Zugmitteldehnung und der Art der Sicherheitselemente. Nach der Analyse des Prototypen und Festlegung der Änderungen folgt eine Entwurfs- und Konstruktionsphase. Im letzten Kapitel dieser Ausarbeitung werden Empfehlungen für Weiterentwicklungen ausgesprochen sowie die zu Beginn ausgearbeitete Anforderungsliste mit dem angefertigtem CAD Modell verglichen.
Neukonstruktion eines Stift-Scheibe-Prüfstandes. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Zur Simulation der auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen, sowie der lokalen Trag- und Schmierverhältnisse an den Kettenschienenführungen von Folienreckanlagen wird ein Prüfstand für gezielte tribologische Versuchsreihen benötigt. Angelehnt an einen bereits vorhandenen Stift-Scheibe-Prüfstand wird ein neuer Prüfstand mit dem Hauptaugenmerk des automatisierten Versuchsbetriebes entwickelt. Die zentralen Teilbereiche der Konstruktion sind der beheizbare Messraum, die Schmierstoffversorgung sowie die auswahl einer geeigneten Aktorik und Sensorik zur Messwerterzeugung.
Entwicklung eines Fass-Zentriersystems und eines Drainagesystems für eine Presse. - 133 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011
Diese Masterarbeit befasst sich mit einer 2000 t-Presse, dem sogenannten Supercompactor. Der Supercompactor dient dazu radioaktiven Abfall, welcher sich in 200 l oder 160 l-Fässern befindet, zu komprimieren. Ziel der Volumenreduktion ist es, beim Lagern der Abfälle Platz zu sparen. Das Ziel dieser Arbeit ist es für zwei Baugruppen des Supercompactors je einen technischen Entwurf anzufertigen. Bei den Baugruppen handelt es sich um das Zentriersystem und das Drainagesystem. Die Erarbeitung der technischen Entwürfe erfolgt entsprechend des Ablaufs des konstruktiven Entwicklungsprozesses nach VDI 2221. Das Zentriersystem besteht aus zwei Zentriereinheiten, diese sind einander gegenüber angeordnet. Die Aufgabe des Zentriersystems besteht darin, die zugeführten Fässer für das Pressen zu positionieren. Des Weiteren soll das Zentriersystem Dorne besitzen, welche die Fässer an zwei Stellen anstechen (piercen), um ein Entweichen von Flüssigkeiten und Gasen aus den Fässern während des Pressens zu ermöglichen. Das Drainagesystem hat die Aufgabe Flüssigkeiten aufzufangen, welche beim Pressvorgang aus den Fässern entweichen. Die aufgefangenen Flüssigkeiten werden vom Drainagesystem in den Drainagetank weitergeleitet.
Analytische Berechnung und FEM Simulation des Spannungsgefälles an der Windungsinnenseite von Schraubendruckfedern. - 55 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des Spannungsgradienten von Schraubendruckfedern. Dazu wurde eine Parameterstudie für verschiedene Drahtdurchmesser und Wickelverhältnisse durchgeführt. Die Ergebnisse der Simulation wurden mit den Ergebnissen einer analytischen Herleitung des Spannungsverlaufes und den daraus resultierenden Spannungsgradienten verglichen. Aus den Ergebnissen der Simulation konnte außerdem die eine Formel gebildet werden, die die Abhängigkeit des bezogenen Spannungsgradienten vom Drahtdurchmesser und Wickelverhältnis beschreibt.
Modellbasierte Schraubenmodellierung zur Untersuchung der Befestigung einer Schwenkkupplung. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung und Simulation eines Schwenkkupplungssystem- und Schraubenmodells. Aufgrund der wirkenden dynamischen Kräfte lösen sich die Schrauben, die zur Befestigung des Systems dienen. Mit Hilfe der Software CAMeLView erfolgt eine Untersuchung der Verbindungsstelle. Dabei werden Modelle aufgebaut, die die Untersuchung des Verhaltens der Koppelpunkte ermöglichen. Im Wesentlichen werden die Themen "Schraubenberechnung" und "Reibungen" mathematisch behandelt und in die Software implementiert. Die Gleichungssysteme zur Beschreibung der Modelle werden durch numerische Integration gelöst und die Simulationsergebnisse graphisch dargestellt.
FEM Simulation des Aufwärm- und Abkühlprozesses während der Wärmebehandlung von Schraubendruckfedern. - 85 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der FEM Simulation des Anlassprozesses von Schraubendruckfedern zum Abbau der schädlichen Eigenspannungen in Folge des Windeprozesses. Die Parameter des Ofens und die Eigenschaften der Federn beeinflussen im Wesentlichen den Temperatur Zeit Verlauf der Erwärmung. Ziel der Simulationen ist die Vorhersage der Erwärmdauer von Federn verschiedener Materialien und Geometrien. Um teuere Labor- und Einrichtungszeiten für diese Anlassprozesse zu verkürzen, soll die Optimierung der Ofenauslastung bereits durch gezielte Simulationen erfolgen. Hierbei ist eine möglichst genaue Berechnung des Temperaturverlaufes an definierten Stellen in den Federn notwendig. Im Rahmen der Arbeit werden numerische Berechnungen der FE-Methode für die Berechnung des Wärmeübergangs auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht und verschiedene Makros für die Simulation der Wärmeprozesse erstellt. Die Stoffwerte des Stahls und der umgebenden Atmosphäre werden ermittelt. Die Berechnungsergebnisse werden systematisch ausgewertet. Vom Anwender der Makros und der Arbeitsblätter können alle relevanten Parameter der Federn und des Ofens eingestellt werden. Das ermöglicht eine zuverlässige Simulation des Anlassprozesses. Durch Vergleichsmessungen an Drahtproben aus ölschlussvergüteten Federstahl unterschiedlicher Durchmesser konnten die Berechnungsmodelle bzw. die ermittelten Stoffwerte verifiziert und die gewonnenen Ergebnisse auf Genauigkeit geprüft werden.