Studienabschlussarbeiten

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Sturm, Lisa;
Konstruktion eines Versuchsstandes für den in DIN ISO 7801 genormten Hin- und Herbiegeversuch für Metalldrähte. - Ilmenau. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Es soll ein automatisierter Versuchsstand zum Hin- und Herbiegen von Metalldraht konstruiert werden. Dabei wird sich an der Norm DIN ISO 7801 "Metallische Werkstoffe - Draht Hin- und Herbiegeversuch" orientiert, welche das Prüfverfahren beschreibt und Anforderungen an den Prüfstand stellt. Zudem sind die Normen DIN EN 10264 1-4 "Stahldraht und Drahterzeugnisse" zur Hilfe genommen, um Kennwerte und Eigenschaften zu entnehmen. Die Prüfung soll möglich sein für einen Durchmesserbereich zwischen 0,8 mm und 2 mm und für verschiedene Materialien. Einzelne Aufgabenbereiche waren die Recherche zum Thema mit Normen und andere Fachliteratur, das Erstellen einer Anforderungsliste, das Erarbeiten einer Kombinationstabelle für die Lösungen der einzelnen Funktionen, die Bewertung und Auswahl der Prinzipe, die Dimensionierung der Einzelteile, die Erstellung des Zeichnungssatzes sowie eine Kosteneinschätzung.



Titze, Stefan;
Untersuchung des Feder-Dämpfer-Potentials von Evolutfedern aus faserverstärkten Kunststoffen. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung von Evolutfedern aus faserverstärkten Kunststoen und deren Dämpfungspotential. Es wird das Verhalten der Evolutfedern unter Last mit Hilfe des Programms ANSYS simuliert. Außerdem werden Versuche an 15 aus Glasfaser und Epoxidharz per Handlaminieren hergestellten Federn durchgeführt, um deren charakteristische Eigenschaftenzu ermitteln. Sowohl die simulierten als auch die praktisch untersuchten Federn unterscheiden sich in verschiedenen Parametern. Dabei wird auch das Dämpfungspotential und dessen Beinussungsmöglichkeiten ermittelt, wobei hierzu verschiedene Optionen beschrieben werden. Abschließend werden die Versuche und Simulationen ausgewertet. Hierbei werden die Ergebnisse untereinander und mit der Berechnungsformel der metallischer Evolutfedern verglichen.



Hilpert, Joachim;
Untersuchungen an Drehstabfedern aus faserverstärkten Kunststoffen mit verdrillten Endlosfasern. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Durch den zunehmenden Bedeutungsgewinn des Leichtbaus im Fahrzeugbau, der Luft- und Raumfahrt und weiteren Branchen rentiert sich zunehmend die Substitution von Bauteilen aus Metall in Faserverbundkunststoffe. Aus diesem Grund wer-den auch Federn aller Art vermehrt aus dem Leichtbauwerkstoff gefertigt. Die Herstellung von Drehstabfedern erfolgt fast ausschließlich mittels Wickelverfahren. So sind diese in der Regel als Hohlkörper mit einem mittleren bis großen Durchmesser und für schwingende Belastungen ausgelegt. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit Drehstabfedern aus Faserverbundkunststoffen in Form von verdrillten Endlosfasern. Diese sind für kleine Durchmesser und schwellende Belastungen geeignet. Es wird die Konstruktion einer handbetriebenen Fertigungsvorrichtung, mit der die genannten Federn im Handlaminierverfahren produziert werden können, beschrieben. Die Untersuchung der charakteristischen mechanischen Eigenschaften erfolgt zunächst numerisch mittels FEM-Simulationen. Anschließend erfolgt die Anfertigung von Probekörpern mit verschiedenen Durchmessern, Faserwinkeln und Faserwerkstoffen. Diese werden in Torsionstests auf die realen Kennwerte geprüft. Es findet ein Vergleich der aufgenommenen Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinien und der berechneten Kennwerte statt. Untersucht wird dabei unter anderem der allgemeine Verlauf der Kennlinien und der Zusammenhang zwischen Faserwinkel und Torsionssteifigkeit.



Wagner, Isabell;
Konzeption einer Kriechvorrichtung für Schraubendruckfedern. - Ilmenau. - 46 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Ziel dieser Arbeit ist der Technische Entwurf einer Vorrichtung zur Prüfung des Kriechverhaltens von zylindrischen Schraubendruckfedern. Dabei sollen die Kriechbedingungen eindeutig reguliert werden können. Nach Einarbeitung in die werkstofftechnischen Vorgänge "Kriechen" und "Relaxation" sowie Grundlagen im Bereich des Maschinenelements "zylindrische Schraubendruckfeder" erfolgt dabei ein klassischer Konstruktiver Entwicklungsprozess. Besonderer Fokus liegt auf der Berücksichtigung verschiedener Möglichkeiten der Kraftaufbringung und -vergrößerung wie auch deren Beurteilung und schließlich der Entscheidung für die angemessenste Kombination. Unter Beachtung der zunächst entwickelten präzisierten Anforderungsliste wird die Prüfmaschine sukzessive entwickelt, konstruiert und zuletzt in einer Zusammenbauzeichnung mit Stückliste dokumentiert.



Erhardt, Tim;
Konstruktion und experimentelle Untersuchung einer alternativen Ventilbauart für den Einsatz in PKW-Kältemittelverdichtern. - Ilmenau. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Optimierung des Wirkungsgrades von Kälteanlagen in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erlangt durch die geringe Reichweite mit einer Batterieladung starke Relevanz, da die Kälteanlage einen beträchtlichen Beitrag zum Energieverbrauch des gesamten Fahrzeuges beiträgt. Ein Ansatz zur Wirkungsgradverbesserung der PKW-Kälteanlage ist die Optimierung des Kältemittelverdichters. Die Ventile innerhalb des Kältemittelverdichters sind maßgebend für dessen Verhalten. Aktuelle Ventilbauarten neigen während der Öffnungs- und Schließphase zum Schwingen. Dieses Phänomen wird als Ventilflattern bezeichnet und sorgt aufgrund größerer Leckageströme des Kältemittels zu Liefergradeinbußen. Eine Schwingungsminimierung trägt daher zur Steigerung des Wirkungsgrades bei. Die Schwingungsminimierung soll durch eine alternative Ventilbauart in Form von zwei geschichteten Lamellen erfolgen. Aufgrund der Interaktion der beiden Bauteile soll die Schwingungsenergie stärker als bei der konventionellen Bauart mit einer einzelnen Lamelle dissipiert werden. Zur Auslegung der alternativen Ventilbauart wird die Basic Valve Theory angewendet. Dabei werden die Federraten und Massen der beiden Lamellen auf Basis einer Parallelschaltung von Federn zusammengefasst. Die Voraussetzung für diese Vereinfachung ist eine signifikant steifere und leichtere Lamelle an der Hubfängerseite. In Form von Druckstoßversuchen an einem Prüfstand wird das dynamische Verhalten der alternativen Ventilbauart mit dem des Referenzventils verglichen. Hierbei ist unter den am Prüfstand eingebrachten dynamischen Lastzuständen ein schnelleres Abklingen der Schwingungen feststellbar. Neben den mechanischen Kenngrößen der Lamellen wie Federrate und Masse beeinflusst die Geometrie der Bauteile aufgrund von strömungsmechanischen Effekten ebenfalls das Ausschwingverhalten. Am Prüfstand werden unterschiedliche Konfigurationen hinsichtlich mechanischer und strömungsmechanischer Gesichtspunkte erprobt. Basierend auf den Ergebnissen der Messreihen wird eine präferierte Kombination ausgewählt, die hinsichtlich der gesetzten Zielstellung das beste Verhalten zeigt und im realen Kältemittelverdichter erprobt werden kann.



Seifert, Philipp;
Theoretische Auslegung von Unwuchtmotoren zur Erzeugung einer gewollten Vibration - Abgleich mit der Praxis und Erarbeitung von Auslegungskriterien. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit untersucht das Verhalten von vibrationserzeugenden Elektromotoren mit Unwucht. Mathematische Ersatzmodelle mit steigender Anzahl an Parametern und Freiheitsgraden sollen das statische und dynamische Verhalten beschreiben. Ein Abgleich der Modelle mit experimentellen Versuchen hilft bei der Parametrierung und der Festlegung der Modelldetailtiefe. Ergebnisse aus Probandenbefragungen werden mit objektiven Messungen untersucht. Veränderungen der Geometrie, Werkstoffauswahl und Ansteuerung der Vibrationselemente werden mittels Kraft- und Beschleunigungssensoren auf physikalische Größen abgebildet und mit den subjektiven Befragungen verglichen. Aus den Ergebnissen der subjektiven und objektiven Untersuchungen ergeben sich mögliche Optimierungsansätze der Vibrationselemente und Richtlinien für die Auslegung und Integration.



Schlüter, Thomas;
Untersuchungen zu Reibung in Gelenkwellen mit variabler Länge. - Ilmenau. - 111 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Masterarbeit beinhaltet die Untersuchung von Einflussgrößen auf das Reibungs- und Verschleißverhalten einer Stahl/ Kunststoff- Gleitpaarung in Längenausgleichen von Kardan-Gelenkwellen. Mit Hilfe von beanspruchungsähnlichen Modellversuchen werden verschiedene Einflussgrößen variiert. Aufbauend darauf werden Möglichkeiten zur Minimierung von Reibung und Verschleiß diskutiert.



Seifert, Paul;
Verbesserung des Relaxations- und Kriechverhaltens von Fahrzeugtragfedern durch Verwendung höchstfester Federstähle und Variation des Vorsetzprozesses. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Zur Verbesserung von Fahrkomfort und -sicherheit werden federnde Elemente, u.a. Fahrwerksfedern, im Automobilbau eingesetzt. Diese Bauelemente werden vorwiegend zyklisch auf Torsion beansprucht. Als Auslegungsgrenzen für Fahrwerksfedern gelten ihre Lebensdauer und die Setzfestigkeit. Eine gute Setzfestigkeit bedeutet ein günstiges Kriech- und Relaxationsverhalten. Für dieses wird ein möglichst geringer Kraft- bzw. Längenverlust der Feder bei hohen statischen Belastungen über einen längeren Zeitraum angestrebt. Durch Vorsetzprozesse während der Federfertigung wird ein günstiger Eigenspannungszustand im Material erzeugt und somit die Setzfestigkeit gesteigert. Ziel dieser Arbeit ist es in Kooperation mit der Mubea Fahrwerksfedern GmbH das Kriech- und Relaxationsverhalten von Fahrwerksfedern durch Variation des Vorsetzprozesses und des Ausgangsmaterials zu verbessern. Um das Materialverhalten der Stähle während der verschiedenen Vorsetzprozesse zu analysieren und die zur Auslegung der Vorsetzprozesse nötigen Materialkennwerte zu ermitteln, wurden Torsionsversuche am Federstahldraht durchgeführt. Es wurden das Einfach- und Mehrfachsetzen bei Raumtemperatur sowie das Einfachsetzen bei 350 ˚C von Federn aus hochfesten Stählen mit unterschiedlicher gradierter und homogener Festigkeit untersucht. Die Vorsetzprozesse wurden für eine ausgewählte Federgeometrie so ausgelegt, dass der gleiche Plastizierungsgrad für alle Material-Prozess-Kombinationen eingestellt wurde. Um den Einfluss der unterschiedlichen Vorsetzprozesse auf die unterschiedlichen Federstähle zu untersuchen, wurden Härte- und Eigenspannungstiefenprofile nach dem Vorsetzen aufgenommen. An den vorgesetzten Federn wurden anschließend Relaxations- und Kriech-versuche durchgeführt, um die Auswirkungen der Vorsetzprozesse zu bewer-ten. Die Untersuchungen ergaben, dass bei Raumtemperatur ein mehrfaches Vorsetzen im Vergleich zu einem einfachen Vorsetzen die Druckeigenspannun-gen und die Randhärte steigert. Wurde das Einfachsetzen unter erhöhter Temperatur durchgeführt, konnte eine ähnliche Steigerung von Druckeigenspannungen und Randhärte festgestellt werden. Durch Variation des Federmaterials zeigte sich, dass Stähle mit hoher Randfestigkeit nach dem Vorsetzen geringere Relaxations- und Kriechverluste als Materialien mit geringerer Randfestigkeit aufweisen.



Ulzhöfer, Simon;
Formänderung und Verzugskorrektur von gebogenen und vergüteten Stabilisatoren-Rohren. - Ilmenau. - XV, 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Master-Arbeit behandelt den Richtprozess von Stabilisatoren während ihrer Fertigung. Allgemein ist Richten ein gängiger, gerne unterschätzter Arbeitsschritt bei wärmebehandelten Bauteilen. Diese unterliegen meist einer nicht vermeidbaren Formänderung, dem sogenannten Verzug, und können dementsprechende Abweichungen von ihrer Sollgeometrie aufweisen. Oftmals ist eine Verbesserung des Wärmebehandlungsprozesses gar nicht oder nur unter sehr hohem, unverhältnismäßigem Aufwand möglich. Die Formkorrektur mittels Biegerichten ist daher in der industriellen Fertigung ein häufig nicht zu umgehender, entscheidender Arbeitsschritt um keinen unnötigen Ausschuss zu generieren. Es wird zunächst der relevante Stand der Technik ausgearbeitet und das Literaturangebot im Bereich Richten zusammengefasst. Der Status Quo des Richtens von Stabilisatoren wird an zwei Produktionsstandorten aufgenommen und analysiert. Anhand von durchgeführten FEM-Berechnungen und experimentellen Dreipunktbiegeversuchen wird der Fragestellung nachgegangen, was eine Richtoperation im rohrförmigen Querschnitt für Eigenspannungsverhältnisse hervorruft. Hierbei werden verschiedene Parameter des Versuchsaufbaus variiert und es wird mit verschiedenen Rohrabmessungen gearbeitet. Die Schwingfestigkeit gerichteter Rohlinge wird in Betriebsfestigkeitsversuchen untersucht. Hierzu werden gezielt Prüflinge mit extremem Verzugsbild und hohem Richtaufwand gewählt um einen möglichst negativen Anwendungsfall nachzustellen. Dabei können Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer und den Versagensort festgehalten werden. Die Anwendung eines Körperschall-Risserkennungssystems wird zudem erprobt und hinsichtlich ihrer Verlässlichkeit und Relevanz beurteilt. Die gesammelten Erkenntnisse werden abschließend miteinander in Zusammenhang gebracht und hieraus Empfehlungen für die zukünftige Vorgehensweise beim Richten von Stabilisatoren abgeleitet.



Birkefeld, Phillip;
Entwicklung, Aufbau und Untersuchung von Feder-Dämpfer-Bausteinen unter Ausnutzung der viskoelastischen Materialeigenschaften von Borsilikonkitt. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit steht die Entwicklung, Konstruktion und geschwindigkeitsabhängige Untersuchung eines Dämpfers mit dem viskoelastischen Dämpfungsmedium Borsilikonkitt im Vordergrund. Hierzu werden vom Stand der Technik ausgehend, die in der Industrie genutzten und patentierten Dämpfer mit viskoelastischen Materialen vorgestellt. Darüber hinaus werden die für die Konstruktion und experimentelle Untersuchung wichtigen rheologische Grundbeziehungen dargestellt und ein beschreibendes Materialmodell ausgewählt. Auf Grundlage dieses Modells werden für die zu untersuchenden Feder-Dämpfer-Schaltungen geschwindigkeitsabhängige Differentialgleichungen und deren Lösungen für den Kraftverlauf hergeleitet und anschließend mit den experimentell ermittelten Verlaufen verglichen sowie mögliche Fehlerquellen kurz untersucht. Abschließend wird ein Resümee gezogen und ein Ausblick für eventuell zukünftige Verwendungen gegeben.