kisssys 03/2014 tutorial 2 einstufiges planetengetriebe · im tab „vorlage“ zugegriffen werden....

KISSsys 03/2014 – Tutorial 2

Einstufiges Planetengetriebe

KISSsoft AG

Rosengartenstrasse 4

8608 Bubikon

Schweiz

Tel: +41 55 254 20 50

Fax: +41 55 254 20 51

[email protected]

www.KISSsoft.AG

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Vorwort

Dieses Tutorial ist in drei Teile gegliedert, die in dieser Reihenfolge durchgearbeitet werden sollen.

Es wird vorausgesetzt, dass sich der Anwender schon Grundkenntnisse in KISSsoft Planetenrad- und

koaxiale Wellenberechnung angeeignet hat.

TEIL I

erklärt, wie KISSsys zu starten ist.

TEIL II

illustriert wie ein bestehendes KISSsys Modell gehandhabt wird. Hier sind auch grundsätzliche

Bedienungsschritte beschrieben die im Teil III als bekannt vorausgesetzt werden.

TEIL III

bildet den Schwerpunkt dieses Tutorials. Hier wird vorgeführt wie ein Modell selbständig aufgebaut

wird.

Treten beim Durcharbeiten des Tutorials Fragen oder Probleme auf, hilft die KISSsoft Hotline unter +41(0)55

254 20 56 gerne weiter.

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Inhaltsverzeichnis

1 KISSsys Starten ....................................................................................................................................... 4 1.1 KISSsys aufrufen ............................................................................................................................ 4 1.2 Auswahl des Projektverzeichnisses ............................................................................................... 4 1.3 Öffnen eines KISSsys Modells ....................................................................................................... 5

2 Bedienungselemente und Ansichten ....................................................................................................... 6 2.1 Ansichten in KISSsys ..................................................................................................................... 6

2.1.1 Oberfläche und Fenster .............................................................................................................. 6 2.1.2 Querverbindungen zwischen Schema, 3D Ansicht und Baumstruktur ....................................... 7 2.1.3 Arbeiten in der 3D Ansicht .......................................................................................................... 8 2.1.4 Refresh All und Kinematik Berechnen ........................................................................................ 8

2.2 Ein- und Ausgabe von Daten .......................................................................................................... 8 2.3 Aufruf der KISSsoft Berechnungen ................................................................................................ 8

3 Benutzung des Modells „KISSsys-Tutorial-002“ ...................................................................................... 9 3.1 Belastungsdaten ändern und Kinematik berechnen ....................................................................... 9 3.2 Fuss- und Flankensicherheiten berechnen .................................................................................... 9 3.3 Ändern der Zahnraddaten, Wälzlager, Wellengeometrie ............................................................. 10

4 Aufgabenstellung ................................................................................................................................... 11 5 Aufbau des Systems .............................................................................................................................. 11

5.1 Skizze des Systems ..................................................................................................................... 11 5.2 Starten von KISSsys ..................................................................................................................... 12 5.3 Laden der Vorlagendatei .............................................................................................................. 12 5.4 Grundsätzliches ............................................................................................................................ 13

5.4.1 Elemente, Vorlagen .................................................................................................................. 13 5.4.2 Kopieren, umbenennen, löschen (klassische Methode des Modellaufbau) ............................. 14 5.4.3 Zufügen .................................................................................................................................... 14 5.4.4 Bezeichnungskonventionen ..................................................................................................... 15

5.5 Zufügen der Wellengruppen (Hauptstruktur) ................................................................................ 16 5.6 Hinzufügen der Maschinenelemente ............................................................................................ 18 5.7 Hinzufügen von Verbindungen (Constraints) ................................................................................ 20 5.8 Hinweis zu mehrstufigen Planetengetriebe .................................................................................. 22 5.9 Festlegen der Kinematik ............................................................................................................... 23 5.10 Berechnungen definieren ............................................................................................................. 25

5.10.1 Zahnradpaar Definition ............................................................................................................. 25 5.10.2 Wellenberechnung Definition ................................................................................................... 26

5.11 3D Ansicht und Positionieren ....................................................................................................... 31 5.11.1 Positionierung der Wellen zueinander ...................................................................................... 32 5.11.2 3D Ansicht ................................................................................................................................ 33

6 Gestalten der Benutzerschnittstellen ..................................................................................................... 34 6.1 Übersichten über Verzahnungs- und Lagerdaten ......................................................................... 34 6.2 User Interfaces ............................................................................................................................. 35

6.2.1 Einfügen einer User Interface Tabelle ...................................................................................... 35 6.2.2 Eingabe von Text ..................................................................................................................... 36 6.2.3 Zufügen von Ausgabefeldern ................................................................................................... 36 6.2.4 Zufügen von Eingabefeldern .................................................................................................... 38 6.2.5 Aufrufen von Funktionen .......................................................................................................... 40

7 Abschliessende Arbeiten........................................................................................................................ 42 7.1 Einstellung 3D Ansicht .................................................................................................................. 42

7.1.1 Darstellung der Kupplungen ..................................................................................................... 43 7.1.2 Schnittansicht ........................................................................................................................... 43

7.2 Darstellung aller Planeten ............................................................................................................ 43 7.3 Laufsimulation des Planetengetriebes .......................................................................................... 44

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TEIL I, STARTEN VON KISSsys

1 KISSsys Starten

1.1 KISSsys aufrufen

Starten Sie KISSsys über Windows-Start Programme KISSsoft 03-2014 KISSsys.

1.2 Auswahl des Projektverzeichnisses

KISSsys bietet dem Benutzer die Möglichkeit mit Projekten zu arbeiten. Das jeweilige Projektverzeichnis ist

dabei vorher zu definieren. Während dem Arbeiten können dann die KISSsys Modelle und die dazugehörigen

KISSsoft Dateien alle im selben Ordner gespeichert werden.

Unter Datei Projekt öffnen, definiert man das Projektverzeichnis.

Falls kein Projektordner gewählt wurde, werden sämtliche Resultate in das Standardverzeichnis

abgespeichert. Zum Beispiel Benutzer\KISSsoft.

Über die in der folgenden Abbildung markierte Schaltfläche wird das Projektverzeichnis ausgewählt, hier

C:\Program Files (x86)\KISSsoft 03-2014\kisssys\tutorial. Nach der Auswahl wird diese bestätigt und KISSsys

geöffnet.

Abbildung 1. Auswahl des Projektverzeichnisses

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1.3 Öffnen eines KISSsys Modells

Nachdem nun das Projektverzeichnis definiert ist, können die KISSsys Modelle welche in diesem

Projektverzeichnis vorhanden sind über Datei Öffnen geöffnet werden. Anschliessend wird das Modell

KISSsys-Tutorial-002.ks geöffnet. KISSsys sollte nun wie folgt aussehen:

Abbildung 2. Ansicht von KISSsys nach öffnen dieses Modells

Zu beachten ist, dass Dateien nur aus dem vorgängig gewählten Projektverzeichnis ausgewählt werden

sollen.

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TEIL II, ARBEITEN MIT DEM FERTIGEN MODELL

2 Bedienungselemente und Ansichten

2.1 Ansichten in KISSsys

2.1.1 Oberfläche und Fenster

Die Oberfläche von KISSsys kann folgendermassen aufgeteilt werden:

Menu Schnellwahl-Tasten 3D-Ansicht Tabs UserInterface

Baumstruktur Nachrichten Tabellen Diagramm

Abbildung 3. Oberfläche von KISSsys.

Die verschiedenen Reiter wie die Klassen, das Modell (Baumstruktur), die Vorlagen, die Meldungen, das

KISSsoft (Meldungen aus den KISSsoft Berechnungen) und das Diagramm (Schema) können über Menu

Ansicht ein- und ausgeblendet werden:

Abbildung 4. Schaltflächen für Baumstruktur, Schema und Nachrichtenfenster.

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Die Tabellen, das UserInterface und die 3D-Ansicht können minimiert, wiederhergestellt und geschlossen

werden. Unter „Fenster“ oder Tabs kann zwischen den einzelnen Fenstern gewechselt werden. Ein

geschlossenes Fenster kann mit der rechten Maustaste auf das entsprechende Element in der Baumstruktur

angewählt werden und mit Auswahl von „Show“ wieder angezeigt werden. Das Fenster lässt sich auch mit

einem Doppelklick auf das entsprechende Element öffnen.

2.1.2 Querverbindungen zwischen Schema, 3D Ansicht und Baumstruktur

Wird in der Baumstruktur ein Element angeklickt, so wird es rot markiert. Gleichzeitig wird das entsprechende

Element in der 3D Ansicht mit einem Koordinatensystem zur Identifikation versehen:

Abbildung 5. In der Baumstruktur selektiertes Element wird in der 3D Ansicht markiert

Wird im Schema ein Element angeklickt, so wird es in der Baumstruktur und in der 3D Ansicht markiert. Wird

der Mauszeiger im Schema über ein Element positioniert, erscheint dessen Name mit dem jeweiligen Pfad:

Abbildung 6. Information zum Elementnamen im Schema.

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2.1.3 Arbeiten in der 3D Ansicht

In der 3D Ansicht kann mit der Maus das Getriebe mit der linken Maustaste gepackt und rotiert werden. Um

ein- und aus zu zoomen ist die rechte Maustaste gedrückt zu halten und gleichzeitig die Maus zu bewegen.

Mit gedrückt halten der mittleren Maustaste und gleichzeitigem bewegen der Maus kann das Modell zur

gewünschten Position bewegt werden.

2.1.4 Refresh All und Kinematik Berechnen

Daten und Darstellungen werden aktualisiert wenn der „Refresh All“ ( oder F4) Befehl ausgeführt wird.

Dieser Befehl bewirkt, dass z.B. die 3D Ansicht aktualisiert wird, wenn der Kopfkreisdurchmesser eines

Zahnrades geändert wurde. Durch klicken auf oder mit der Taste F4 kann die Kinematik des Getriebes

berechnet werden. Der Leistungsfluss im Diagramm wird dabei auch aktualisiert.

2.2 Ein- und Ausgabe von Daten

In allen Tabellen sind folgende Textelemente vorhanden

Merkmal Typ Benutzung

Schwarze

Schrift

Ausgaben /

Text

In schwarzer Schrift werden Resultate angezeigt die je nach Berechnung ändern. Ebenfalls in

schwarzer Schrift sind unveränderliche Textelemente, z.B. Beschriftungen gehalten.

Rote Schrift Eingaben In Feldern in roter Schrift können Zahlenwerte direkt eingetippt oder per Doppelklick Werte aus

einer Liste ausgewählt werden. Die eingegebenen oder gewählten Werte werden dann in den

entsprechenden Variablen gespeichert.

Grauer

Hintergrund

Funktionen Funktionen werden per Doppelklick auf das entsprechende Feld aufgerufen.

2.3 Aufruf der KISSsoft Berechnungen

Über die Baumstruktur gelangt man durch Doppelklick auf die KISSsoft Symbole direkt in die KISSsoft

Berechnung des entsprechenden Elementes, z.B. einer Welle. KISSsoft Symbole sind:

Abbildung 7. Teilausschnitt aus KISSsoft Berechnungen

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3 Benutzung des Modells „KISSsys-Tutorial-002“

3.1 Belastungsdaten ändern und Kinematik berechnen

Die Berechnung der Kinematik wird per Doppelklick auf die Funktion „Kinematik“ gestartet. Es werden alle

Drehzahlen, Momente und Lagerkräfte berechnet. Die Ausgaben für die Untersetzung „i tot“ sowie der

Ausgangsdrehzahl und des Eingangsdrehmomentes werden im User Interface angezeigt:

Abbildung 8. Ausgaben im User Interface nach durchgeführter Kinematik Berechnung

Die Drehzahl an der Sonnenwelle und das Drehmoment an der Planetenträgerwelle können direkt

eingegeben werden. Zu beachten ist, dass das Vorzeichen des Drehmomentes darüber entscheidet, ob ein

Leistungseingang oder –ausgang vorliegt. Werden die Daten für die Eingangsdrehzahl und/oder das

Ausgangsdrehmoment geändert, so ist erneut die Berechnung der Kinematik auszuführen (Doppelklick auf

„Kinematik“) damit die Resultate nachgeführt werden.

Das Verhältnis der Drehzahlen ergibt die Untersetzung „Ratio, i“.

3.2 Fuss- und Flankensicherheiten berechnen

Ausführen der Funktion „Strength“ (Doppelklick) bewirkt, dass zuerst noch einmal die Kinematik berechnet

wird, danach werden die Festigkeitsrechnungen für die Zahnräder, Lager und Wellen ausgeführt. Die

resultierenden Sicherheiten für Flanke und Fuss der Zahnräder im Modell werden direkt in der UserInterface

Tabelle angezeigt (siehe Abschnitt 6.2.3 Ausgabe von Resultaten), und mit Ausführen der Funktion „Refresh“

(Doppelklick) werden die Ansichten aktualisiert.

Abbildung 9. Ausgabe der berechneten Sicherheiten für Fuss und Flanke

Die Lebensdauer wird so berücksichtigt, wie in der Berechnungsdatei von KISSsoft (per Standard)

vorgegeben ist. Soll die Berechnung für eine andere Lebensdauer durchgeführt werden, so muss hierzu die

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Solllebensdauer in KISSsoft geändert werden. Mit einem Doppelklick auf das Berechnungselement

„Planetary Set“ gelangt man in die KISSsoft Maske für die Planetenberechnung und ändert unter Belastung

die geforderte Lebensdauer H von 20‘000h auf z.B. 30‘000h. Damit der Wert abgespeichert wird, muss

„Berechnen“ oder „F5“ gedrückt und KISSsoft geschlossen werden.

Abbildung 10. Ändern der geforderten Lebensdauer

Danach kann die Festigkeitsberechnung erneut durch Aufruf der Funktion „KISSsoft“ durchgeführt werden.

3.3 Ändern der Zahnraddaten, Wälzlager, Wellengeometrie

Die Zahnräder, Wellen und Lager können in KISSsoft in bekannter Weise geändert werden. Dazu wird per

Doppelklick auf die in der Baumstruktur enthaltenen KISSsoft Berechnungen KISSsoft aufgerufen. Hier kann

nun z.B. in einer Zahnradberechnung eine Feinauslegung vorgenommen werden oder in einer

Wellenberechnung die Wellen definiert und die Lager spezifiziert werden. Damit die in der KISSsoft-Maske

geänderten Werte auch in den dahinter liegenden Variablen abgespeichert werden, ist mit oder F5 die

jeweilige Berechnung durchzuführen. KISSsoft muss nach den Änderungen geschlossen werden.

Die Anzahl und der Typ der auf den Wellen angeordneten Elemente werden nur über die Baumstruktur in

KISSsys definiert.

Bei der Verwendung des graphischen Welleneditors ist zu beachten, dass keine in der

Baumstruktur definierten Elementen (z.B. Lager) entfernt oder hinzugefügt werden.

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TEIL III, AUFBAU DES MODELLS

4 Aufgabenstellung

Es soll ein KISSsys Modell für die Berechnung eines einstufigen Planetengetriebes mit integrierter

Planetenrad-, koaxiale Wellen- und Lagerberechnung erstellt werden. Dieses Modell kann dann für

Auslegungen oder Nachrechnungen solcher Systeme verwendet werden.

Am Schluss entspricht das erstellte Modell dem Modell „KISSsys-Tutorial-002“.

5 Aufbau des Systems

Das neue System wird aus Elementen wie Zahnrädern, Wellen usw. sowie den dazugehörigen KISSsoft

Berechnungen zusammengefügt. Diese Elemente werden aus einer Bibliothek, den sogenannten „Vorlagen“

oder „Templates“ entnommen.

5.1 Skizze des Systems

Bevor mit dem eigentlichen Modell gestartet werden kann, empfehlen wir eine Skizze des Systems

anzufertigen. Diese wird für die Bezeichnungen der einzelnen Elemente in KISSsys gebraucht. Für dieses

Beispiel ist die Skizze aufgeteilt in ein Getriebeschema und ein Planetenwellenschema. Es wird hier eine

Anwendung aufgezeigt, welche allgemeine Lagerungen für die Sonnenwelle und zwei Wälzlagerungen pro

Planetenrad enthält. Das Hohlrad steht im Standardfall still, das Modell ermöglicht jedoch die Eingabe von

Drehzahl am Hohlrad.

Abbildung 11. Schema Planetengetriebe

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Das Schema der Planetenwelle sieht wie folgt aus. Der Planetenbolzen ist beidseitig abgestützt über

allgemeine Lagerungen, was auch die Berücksichtigung von Deformationen oder Gehäusesteifigkeiten

zulässt.

Abbildung 12. Schema Planetengetriebe

5.2 Starten von KISSsys

Zuerst wird ein neues Verzeichnis angelegt, z.B. auf C:\, mit dem Namen „MyTutorial“. Nun wird KISSsys und

das Projekt/Verzeichnis „MyTutorial“ geöffnet. KISSsys wird mit einem leeren Modell geöffnet. Dieses leere

Modell wird nun über Datei/Speichern unter mit einem Namen versehen, z.B. „KISSsysTutorial“.

Damit ein neues System aufgebaut oder ein bestehendes geändert werden kann, muss KISSsys im

„Administrator“ Modus betrieben werden. Dieser wird im Menü „Extras“ aktiviert:

Abbildung 13. Umschalten in „Administrator“ Modus

Kann die Option „Administrator“ nicht gewählt werden, so ist die KISSsys Lizenz nicht dafür vorhanden, in

diesem Fall ist die KISSsoft AG zu kontaktieren.

5.3 Laden der Vorlagendatei

Auf die „Vorlage“-Bibliothek mit den Standard Elementen, kann nach der Aktivierung des Administratormodus

im Tab „Vorlage“ zugegriffen werden. Falls eine spezifische Bibliothek geladen werden sollte, dann unter

Datei Vorlagen öffnen durchführen.

Im Ordner „standardTemplates“ sind sämtliche Vorlagen vorhanden, welche in KISSsys verwendet werden

können. Es besteht auch die Möglichkeit benutzerdefinierte Vorlagen aus dem entsprechenden Ordner

reinzuladen. Falls nicht schon vorhanden, sollte die Vorlage templates.ks geöffnet werden.

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Abbildung 14. Element Bibliothek nach Laden der Vorlagendatei templates.ks.

Nach diesem Schritt kann nun mit dem Aufbau eines neuen Systems begonnen werden.

5.4 Grundsätzliches

5.4.1 Elemente, Vorlagen

Ein KISSsys Modell wird aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt. Diese werden in einer

Baumstruktur angeordnet. Es gibt verschiedene Arten von Elementen:

Gruppen (Ordner Symbole)

Maschinenelemente (graue Symbole)

Verbindungen (graue Symbole)

KISSsoft Berechnungen zu den Elementen (hellblaue Symbole)

Systemelemente (Grafiken, Tabellen)

Sie stehen in einer Bibliothek, den Vorlagen, zur Verfügung. Die Vorlagen können benutzerspezifisch

angepasst werden (nur für geübte Benutzer zu empfehlen).

Zwischen dem Modell und Vorlagen kann durch Wahl der entsprechenden Reiter hin und her navigiert

werden:

Abbildung 15. Auswahl Modell und Vorlagen

Das KISSsys Modell wird unter „Modell“ zusammengestellt.

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5.4.2 Kopieren, umbenennen, löschen (klassische Methode des Modellaufbau)

Elemente werden aus den Vorlagen in die Baumstruktur über „Ctrl+C“ / „Ctrl+V“, über rechte Maustaste

„kopieren“ / „einfügen“ kopiert oder mit drag and drop eingefügt. Löschen ist über „Del“ oder rechte Maustaste

und „löschen“ möglich. Umbenennen über die rechte Maustaste.

Dies ist die klassische Methode, mit welcher man das Modell aufbauen kann.

5.4.3 Zufügen

In diesem Menu sind dem Benutzer verschiedene Möglichkeiten bereitgestellt, welche für den Modellaufbau

benutzt werden können. Zum einen gibt es den Assistenten, welcher den Nutzer Schritt für Schritt während

dem Aufbau begleitet und über einzufügende Elemente Vorschläge gibt. Der Assistent kann für den Aufbau

von parallele Wellen und Planetenstufen eingesetzt werden.

Zum anderen findet man die Elemente Box, in der alle vorhandenen Elemente kategorisiert mit Symbolen

angezeigt werden. Auf die Standart Vorlagen wurde im Kapitel 5.3 eingegangen. Die Auswahlmöglichkeit der

verschiedenen Methoden besteht auch über die Symbole in der Task-Leiste

Abbildung 16. Menu Zufügen

Für den Aufbau des Planetengetriebes wird in diesem Tutorial auf die „Elemente-Box“ zurückgegriffen.

Abbildung 17. Elemente-Box: kategorisierte Elemente

Bei dieser Methode wird das Element durch Klicken des entsprechenden Elementes in das im Modell-

Strukturbaum vorselektierte Element (Gruppe oder Welle) hinzugefügt.

Achtung: Umbenennen eines Elementes kann dazu führen,

dass Verbindungen (Beziehungen) zu diesem Element ungültig werden.

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5.4.4 Bezeichnungskonventionen

Unter Extras Einstellung Tab Elemente, kann man die globale Einstellung für das Hinzufügen der

Elemente vornehmen. Man kann diese automatisch benennen lassen oder das System kann jedes Mal

explizit nach einer neuen Bezeichnung fragen.

Der Bediener hat grundsätzlich die Möglichkeit, lange Namen zu verwenden, was eine einfach leserliche und

verständliche Benennung ergibt, oder kurze Namen, was somit kurze Variablen- und Pfadnamen ergibt.

Element Name in KISSsys

(Klasse)

Benennung in KISSsys Tutorial

(ausführliche Namen)

Beispiel für

kurze Namen

Koaxiale Welle kSysCoaxialShaft SunShaft, RingShaft, .. ss, sr, ..

Stirnrad kSysHelicalGear SunGear, RingGear, … g

Kupplung kSysCoupling Coupling c

Wälzlager kSysRollerBearing RollerBearing b1

Verbindende

Wälzlager

kSysConnectionRollerBearing ConnectionRollerBearing b11

…

In diesem Tutorial soll der Bediener den Namen gemäss Schema eingeben. Dazu muss KISSsys nach den

Namen fragen. Stellen Sie die Namensgebung für alle Klassen und Berechnungen auf „Fragen“.

Abbildung 18. Einstellungen für automatische Benennung der Elemente

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5.5 Zufügen der Wellengruppen (Hauptstruktur)

Zuerst werden in diesem Tutorial die Wellen und Gruppen zugefügt, um den Überblick über die Struktur zu

erhalten. Anschliessend werden die Elemente (Lager, Stirnräder) auf die jeweiligen Wellen hinzugefügt.

Planetengetriebe mit koaxialen Wellen benötigen im Gegensatz zu Stirnradgetrieben (siehe Tutorial 1) mehr

Untergruppen, da die KISSsoftberechnung mit koaxialen Wellen alle Wellen enthält, welche sich innerhalb

der jeweiligen Gruppe befinden. Diese Untergruppen werden benötigt, um die Abgrenzung der koaxialen

Wellen zueinander zu erhalten. Das sind bei Planetenstufen eine erste koaxiale Wellenberechnung mit 3

Wellen (Sonnenwelle, Hohlradwelle und Planetenträgerwelle, alle Wellen sind innerhalb der Gruppe „GB“)

und eine zweite koaxiale Wellenberechnung mit 2 Wellen (Planetenbolzen und Planetenrad, alle Wellen sind

innerhalb der Untergruppe „Planet“).

Für das bessere Verständnis der Struktur wird in diesem Tutorial der folgende Ablauf angewandt, um damit

das Grundprinzip für den Modellaufbau deutlicher zeigen zu können. Ansonsten wird der Ablauf empfohlen,

in dem gleichzeitig mit den Wellen auch die Elemente (Lager, Stirnräder) auf die jeweiligen Wellen zugefügt

werden.

1. Hauptgruppe „GB“ zufügen

2. Koaxiale Wellen für die Hauptwelle („SunShaft“, „RingShaft“ und „CarrierShaft“) zufügen.

3. Gruppe „Planet“ in die Welle „CarrierShaft“ zufügen

4. Koaxiale Wellen für Planetenbolzen („PlanetPinShaft“ und „PlanetBodyShaft“)

Als erstes wird nun die Hauptgruppe zugefügt:

1. Hauptverzeichnis im Modellbaum anwählen

2. Hauptgruppe hinzufügen:

1 x Gruppe (kSysGroup, Benennung „GB“)

Abbildung 19. Gruppe „GB“ hinzufügen

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Nun fügt man drei koaxiale Wellen aus der Elementebox hinzu:

1. Gruppe „GB“ im Modellbaum anwählen

2. Koaxiale Wellen für Hauptwelle hinzufügen (jeweils wieder die Gruppe „GB“ anwählen):

1 x koaxiale Welle (kSysCoaxialShaft, Benennung „SunShaft“)

1 x koaxiale Welle (kSysCoaxialShaft, Benennung „RingShaft“)

1 x koaxiale Welle (kSysCoaxialShaft, Benennung „CarrierShaft“)

Abbildung 20. Koaxiale Wellen für die Hauptwelle hinzufügen

Die koaxiale Welle des Planetenbolzens wird als Wellensystem betrachtet, welches sich - wie beim realen

Planetengetriebe - innerhalb des Planetenträgers („CarrierShaft“) befindet. Dazu wird zuerst die Gruppe

„Planet“ innerhalb der Welle „CarrierShaft“ erstellt.

Die Gruppe „Planet“ wird wie folgt erstellt:

1. im Modellbaum die Welle „CarrierShaft“ anwählen

2. Gruppe hinzufügen:

1 x Gruppe (kSysGroup, Benennung „Planet“)

Anschliessend werden die Wellen für Planetenbolzen und Planetenradkörper zugefügt:

1. Gruppe „Planet“ im Modellbaum anwählen

2. Koaxiale Wellen hinzufügen:

1 x koaxiale Welle (kSysCoaxialShaft, Benennung „PlanetPinShaft“)

1 x koaxiale Welle (kSysCoaxialShaft, Benennung „PlanetGearShaft“)

Die Struktur wird im Fenster „Diagramm“ dargestellt. Die Rahmen können mit der Maus übersichtlich

angeordnet werden und das Modell weist nun folgende Struktur auf:

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Abbildung 21. Modellstruktur mit Haupt- und Untergruppe sowie Wellen

Somit ist die Struktur des Modells fertig aufgebaut.

5.6 Hinzufügen der Maschinenelemente

Jetzt werden die Maschinenelemente auf die jeweilige Welle zugefügt. Achten Sie jeweils, dass das Element

an der richtigen Stelle hinzugefügt wird.

1. Welle „SunShaft“ im Modellbaum anwählen

2. Maschinenelemente hinzufügen, welche die Welle „SunShaft“ beinhaltet:

1 x Kupplung (kSysCoupling, Benennung „CouplingSun“)

2 x allg. Lagerung (kSysSupport, Benennung „Support1, Support2“)

1 x Zahnrad (kSysHelicalGear, Benennung „SunGear“)

Die Elemente werden in der Wellenberechnung in der Reihenfolge dargestellt, wie sie zugefügt

werden. Die Anordnung kann jedoch später im Welleneditor beliebig geändert werden.

Abbildung 22. Maschinenelemente zu SunShaft zufügen

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In gleicher Art werden alle Maschinenelemente bei den anderen Wellen hinzugefügt.

Koaxiale Welle „RingShaft“

1. Welle „RingShaft“ im Modellbaum anwählen

2. Maschinenelemente hinzufügen, welche die Welle „RingShaft“ beinhaltet:

1 x Kupplung (kSysCoupling, Benennung „CouplingRing“)

1 x Zahnrad (kSysHelicalGear, Benennung „RingGear“)

1 x allg. Lagerung (kSysSupport, Benennung „Support“)

Die Planetenträgerkupplung verbindet den Planetenbolzen mit dem Planetenträger mit der gleichen Drehzahl

(kein Rutschen). Es werden zuerst die Elemente „Planetenträgerkupplung“ zugefügt, anschliessend die

Verbindung der Kupplungen durchgeführt (siehe Abschnitt 5.7 Hinzufügen von Verbindungen).

Koaxiale Welle „CarrierShaft“

1. Welle „CarrierShaft“ im Modellbaum anwählen

2. Maschinenelemente hinzufügen, welche die Welle „CarrierShaft“ beinhaltet:

1 x Kupplung (kSysCoupling, Benennung „CouplingCarrier“)

1 x Planetenträgerkupplung (kSysPlanetCarrierCoupling, Benennung

„PlanetCarrierCoupling“)

2 x Wälzlager (kSysHelicalGear, Benennung „RollerBearing1, RollerBearing2“)

Koaxiale Welle „PlanetPinShaft“

1. Welle „PlanetPinShaft“ im Modellbaum anwählen

2. Maschinenelemente hinzufügen, welche die Welle „PlanetPinShaft“ beinhaltet:

2 x allg. Lagerung (kSysSupport, Benennung „Support1, Support2“)

1 x Planetenträgerkupplung (kSysPlanetCarrierCoupling, Benennung

„PlanetCarrierCoupling“)

Koaxiale Welle „PlanetGearShaft“

1. Welle „PlanetGearShaft“ im Modellbaum anwählen

2. Maschinenelemente hinzufügen, welche die Welle „PlanetGearShaft“ beinhaltet:

1 x Zahnrad (kSysHelicalGear, Benennung „PlanetGear“)

1 x allg. Lagerung (kSysSupport, Benennung „Support“)

Das Diagramm sieht nun wie folgt aus:

Abbildung 23. Diagramm nach Zufügen der Maschinenelemente

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5.7 Hinzufügen von Verbindungen (Constraints)

Als nächstes werden verschiedene Verbindungen zugefügt. Diese sind in der Elementebox im Abschnitt

Randbedingungen enthalten.

Abbildung 24. Verbindungen

Es werden nun die folgenden Verbindungen hinzugefügt:

a) Verbindende Wälzlager zwischen Planetenbolzen und Planetenrad

b) Kupplungsverbindung für die Planetenträgerkupplungen auf Planetenbolzenwelle „PlanetPinShaft“

und Planetenträgerwelle „CarrierShaft“

c) Verzahnungsverbindungen für die Verbindung von Sonne-Planet und Planet-Hohlrad (mit Angabe

der Anzahl Planetenräder)

Die verbindenden Wälzlager zwischen Planetenbolzen und Planetenrad werden in KISSsys analog zur

Struktur der KISSsoft Wellenberechnung mit koaxialen Wellen, auf der gleichen Ebene zugefügt wie die

Wellen selber, hier also in die Gruppe „Planet“.


2. Verbindende Lager hinzufügen, welche die Wellen „PlanetPinShaft“ und „PlanetGearShaft“

verbinden:

2 x verbindende Wälzlager (kSysConnectionRollerBearing, Benennung

„ConnectionRollerBearing1, ConnectionRollerBearing2“)

3. Definition der verbindenden Wellen:

Innenwelle: PlanetPinShaft

Aussenwelle: PlanetGearShaft

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Abbildung 25. Verbindende Wälzlager zufügen

Die Planetenträgerkupplung verbindet den Planetenbolzen mit dem Planetenträger mit der gleichen Drehzahl

(kein Rutschen). Es wird nun die Verbindung der Kupplungen durchgeführt.


2. Verbindung unter Randbedingungen in der Elementebox hinzufügen (kSysConstraint),

Auswahlmenu für Verbindungsarten erscheint

3. Kupplungsverbindung hinzufügen (kSysCouplingConstraint) und benennen mit

„PlanetCarrierConstraint“

4. Details der Kupplungsverbindung angeben:

Element 1: ^.CarrierShaft.PlanetCarrierCoupling

Element 2: ^.CarrierShaft.Planet.PlanetPinShaft.CarrierCoupling

Alle anderen Punkte gemäss Voreinstellung

Abbildung 26. Verbindung für Planetenträgerkupplungen zufügen

Die Wellen „SunShaft“, „CarrierShaft“ und „RingShaft“ werden analog dem realen Getriebe über die

Verzahnungen Sonne-Planet und Planet-Hohlrad verbunden.

Verbindungen der Verzahnungen zufügen:


2. Verbindung für Verzahnung Sonne - Planet hinzufügen (kSysConstraint), Auswahlmenu für

Verbindungsarten erscheint

3. Planetenverbindung hinzufügen (kSysPlanetaryGearPairConstraint) und benennen mit

„SunPlanetConstraint“

4. Details der Planetenverbindung angeben:

Konfiguration auswählen: sun/planet

Sonnenrad auswählen „^.SunShaft.SunGear“

Planetenrad auswählen „^.CarrierShaft.Planet.PlanetGearShaft.PlanetGear“

Planetenträgerkupplung auswählen „^.CarrierShaft.PlanetCarrierCoupling“

Anzahl Planeten festlegen: 3

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Abbildung 27. Verbindungen Sonnenrad-Planetenrad

Die Verbindung für Verzahnung Planet – Hohlrad wird analog festgelegt.

Das Diagramm sieht nun wie folgt aus. Es sind nun alle Elemente zugefügt, es fehlen noch die kinematischen

Bedingungen und die KISSsoft Berechnungen.

Abbildung 28. KISSsysmodell mit Elementen

5.8 Hinweis zu mehrstufigen Planetengetriebe

Falls eine weitere Planetenstufe zugefügt wird, oder auch andere Verzahnungsstufen, kann das über die

folgenden Varianten gemacht werden:

Variante I: Eigene Gruppe pro Planetenstufe

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Die jetzige Planetenstufe wird schon zu Beginn in eine zusätzliche Untergruppe, Beispiel „Stage1“

aufgebaut. Anschliessend wird diese Gruppe als zweite Gruppe Beispiel „Stage2“ kopiert.

Vorteilhaft ist das schnelle Zufügen von mehreren Stufen, nachteilig ist das Fehlen der Information

der Durchbiegung von Planetenträger Stufe 1 auf Sonnenrad Stufe 2, sowie das Positionieren der

neuen Stufen über KISSsys.

Variante II: die zweite Planetenstufe wird in die gleiche Gruppe „GB“ zugefügt. Die KISSsoft

Wellenberechnung enthält dann beide Hauptwellen (Stufe 1 und Stufe 2) in der gleichen

KISSsoftdatei. Das hat den Vorteil, dass die Durchbiegungen aus der Planetenträgerwelle von Stufe

1 an die Sonnenwelle von Stufe 2 übertragen werden, und die Positionierung in KISSsoft stattfindet.

Bei weiteren Fragen kontaktieren Sie bitte den Support.

5.9 Festlegen der Kinematik

Um die Kinematik festzulegen, werden die Ein- respektive Ausgangselemente (kSysSpeedOrForce)

verwendet. Diese werden ausserhalb der Gruppe „GB“ platziert und repräsentieren somit Motoren

(Eingangselement) und Arbeitsmaschine (Ausgangselement), welche das Getriebe antreiben oder über das

Getriebe angetrieben werden.

In diesem Tutorial werden die Drehzahl an der Sonnenwelle und das Drehmoment an der Planetenträgerwelle

vorgegeben. Das Hohlrad soll stillstehen, also Drehzahl = 0 rpm. Diese Modellierungsart ist somit allgemein

gültig und auch anwendbar, falls das Hohlrad dreht oder eine Leistungsabzweigung aufweist.

Antriebselement für Sonnenwelle hinzufügen

1. Hauptverzeichnis „AllObjects“ im Modellbaum anwählen

2. Antriebselement hinzufügen (unter Elementbox – Randbedingungen)

1x Antriebselement (kSysSpeedOrForce, Benennung „Sun“)

3. Details des Antriebselementes angeben

Antriebselement mit der Kupplung aus der Sonnenradwelle „SunShaft“ verknüpfen

„^.GB.SunShaft.CouplingSun“

Speed constraint Yes, Speed:(rpm) = 2000 1/min

Torque constrained No, da das Drehmoment an der Planetenträgerwelle vorgegeben

wird.

Abbildung 29. Kinematikdefinition für Sonnenwelle

Antriebselement für Planetenträgerwelle hinzufügen


2. Antriebselement hinzufügen (unter Elementbox - Randbedingungen)

1x Antriebselement (kSysSpeedOrForce, Benennung „Carrier“)


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Antriebselement mit der Kupplung von der Planetenträgerwelle „CarrierShaft“ verknüpfen

(^.GB.CarrierShaft.CouplingCarrier)

Speed constraint No

Torque constrained Yes

Power/Torque input Torque with sign. Da man dieses Modell möglichst universell

einsetzen möchte, wird hier nicht den fixen Abtrieb mit Torque driven / Output definiert

sondern mit Torque with sign. Diese Einstellung ermöglicht den Leistungsfluss direkt über

das Vorzeichen zu steuern.

Torque = -1000 Nm

Abbildung 30. Kinematikdefinition für Planetenträgerwelle

Antriebselement für Hohlradwelle hinzufügen

1. Oberste Ebene „AllObjects“ im Modellbaum anwählen

2. Antriebselement hinzufügen (unter Elementbox - Randbedingungen)

1x Antriebselement (kSysSpeedOrForce, Benennung „Ring“)


Antriebselement mit der Kupplung von der Hohlradwelle „RingShaft“ verknüpfen

(^.GB.RingShaft.couplingRing)

Speed constraint Yes, Speed = 0 1/min

Torque constrained No

Abbildung 31. Kinematikdefinition für Hohlradwelle

Um den Leistungsfluss sichtbar zu machen, muss man die Kinematik berechnen. In diesem Schritt wird auch

ersichtlich, ob die Kinematik einwandfrei durchläuft (rote Linien).

Die einzelnen Wellen (Gruppen) werden bei der Erstellung übereinander dargestellt, diese werden neu

positioniert. Das fertige Modell sieht bis jetzt wie folgt aus:

25.07.2014 25 / 44

Abbildung 32. Kinematik eines einstufiges Planetengetriebe

5.10 Berechnungen definieren

Bei den Berechnungen wird stets mit den Zahnradberechnungen begonnen, da diese Geometriedaten

anschliessend in der Wellenberechnung für Kraftelemente verwendet werden. Wie schon in der

Aufgabenstellung definiert, wird dieses Modell für Neuauslegung oder Nachrechnung gebraucht. Die

Zahnrad-, sowie Wellendaten werden in diesem Tutorial vereinfacht dargestellt.

5.10.1 Zahnradpaar Definition

Die Planetenberechnung wird mit der Elementebox zugefügt.


2. KISSsoftberechnung hinzufügen (unter Elementbox - Berechnungen)

1x Planetenberechnung (kSoftPlanetGearSet, Benennung „PlanetarySetCalc“)

3. Constraint type: Planetary gear pair constraint wählen

4. Detail der Planetenberechnung angeben:

Verbindungen (Connections) angeben

Speichermodus (saving Mode): Save File in KISSsys

Abbildung 33. KISSsoft Planetenberechnung zufügen

Die Zahnraddaten werden mit Hilfe der Grobauslegung in KISSsys definiert. Unter der Zahnradpaar

Berechnung gibt es eine Zusatzfunktion „GearSizing“. Mit Hilfe dieser Funktion wird KISSsys durch Eingabe

des Übersetzungsverhältnisses, des Eingriffs- und Schrägungswinkels die Planetenstufe ausgelegt und eine

Dimensionierung der Verzahnung vorgenommen, so dass die Sollsicherheiten erreicht werden.

25.07.2014 26 / 44

Abbildung 34. Grobauslegung der Planetenberechnung

Die Daten für die erste Stufe sind wie folgt:

i = 4

α = 20°

β = 12°

Die Verzahnungsdaten können in einem späteren Zeitpunkt in KISSsoft wieder geändert werden.

5.10.2 Wellenberechnung Definition

Die koaxialen Wellenberechnungen werden mit der Elementebox zugefügt. Die Wellenberechnung für die

Hauptwelle (Sonnenwelle, Hohlradwelle und Planetenträgerwelle, „MainLineShaftCalc“) wird in der Gruppe

„GB“ zugefügt. Diese umfasst alle Wellen, welche innerhalb sich dieser Gruppe befinden. Die

Wellenberechnung für Planetenbolzen und Planetenrad wird auf der Gruppe „Planet“ zugefügt.

Hinzufügen von Wellenberechnung Hauptwelle:



1x Koaxiale Wellenberechnung (kSoftCoaxialShaft, Benennung „MainLineShaftCalc“)

Durch Doppelklick auf die Wellenberechnung wird die KISSsoft Wellenberechnung gestartet. Hier kann nun

im grafischen Welleneditor die Welle modelliert werden. Beim Öffnen des graphischen Welleneditors ist zu

erkennen, dass die Maschinenelemente gemäss der Struktur in KISSsys vorhanden sind. Für das Erstellen

der Wellendatei geben Sie bitte folgende Werte ein.

Eingabewerte für die Sonnenradwelle „SunShaft“ (3. Welle von oben):

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]

Freiheitsgrad Kommentar

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SunShaft 0

Aussenkontur Zylinder 0 150 20

“Kupplung” CouplingSun(Sun) 10 20 20.5

“Stirnrad” SunGear

(SunPlanetConstraint)

135


(SunPlanetConstraint)2

135


(SunPlanetConstraint)3

135

Support1 10 1-1-1-0-0-0 1=fest

Support2 135 1-0-1-0-0-0

Das Drehmoment wird an der Sonnenwelle am Welleneingang über ein Kraftelement „Kupplung/Motor“

eingeleitet (Antrieb), und über die Kraftelemente „Stirnrad“ mit den Zahneingriffe der drei Planeten zu je einem

Drittel aufgeteilt (Abtrieb).

Die Sonnenradwelle hat keine eigene Wälzlagerungen und ist hier in beispielsweise einer Nabe eines

Elektromotors gelagert. Die Welle kann (mit diesen Einstellungen) frei verkippen. Falls ein eingeschränktes

Kippverhalten dargestellt werden soll, können alternativ die Rotationen x und z „fest mit Steifigkeit“

ausgewählt werden. Die Verschiebungen sind auf der linken Seite in alle Richtungen fest.

Abbildung 35. Eigenschaften linke Abstützung Eigenschaften rechte Abstützung

Eingabewerte für die Planetenträgerwelle „CarrierShaft“:

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]


CarrierShaft 96




Innenkontur Zylindrische

Bohrung

0 20 70

Innenkontur Zylindrische

Bohrung

20 40 140

CouplingCarrier(Carrier) 110 20 45

PlanetCarrierCoupling

(PlanetcarrierConstraint)

38 0


(PlanetRingConstraint)

38 0



38 0

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RollerBearing1 5 Festlager

links

SKF 61816

RollerBearing2 74 Festlager

rechts

SKF 61808

Das Drehmoment wird am Planetenträger an der Position der Verzahnungen über die Kraftelemente

„Kupplung/Motor“ von der Verbindung Sonne-Planet und Planet-Hohlrad eingeleitet (Antrieb, Drehmomente

abhängig von den aktuellen Wälzkreisdurchmessern), und über das Kraftelement „Kupplung/Motor“

gesamthaft an der Planetenträgerwelle abgeführt (Abtrieb).

Die Wälzlager sind über das Eigengewicht der Welle belastet.

Eingabewerte für die Hohlradwelle „RingShaft“:

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]


RingShaft 115


Innenkontur Zylindrische Bohrung 0 40 210

“Kupplung” CouplingRing(Ring) 20 40 250

“Stirnrad” RingGear


20


(PlanetRingConstraint)2

20


(PlanetRingConstraint)3

20

Support 20 1-1-1-1-0-1 1=fest

Das Drehmoment wird über die Kraftelemente „Stirnrad“ mit den Zahneingriffen der drei Planeten zu je einem

Drittel eingeleitet (Antrieb) und an der Hohlradwelle am Welleneingang über ein Kraftelement

„Kupplung/Motor“ abgestützt (Abtrieb).

Das Hohlrad wird mit einer allgemeinen Lagerung abgestützt und nimmt die Axialkräfte aus der

Schrägverzahnung auf. Der Freiheitsgrad „Rotations y“ muss frei sein, sonst wäre die Kinematik

überbestimmt.

Nach weiteren grafischen Einstellungen im Welleneditor (Wellen hintereinander, Farben der Welle zuordnen)

sieht die Welle „MainLine“ wie folgt aus:

25.07.2014 29 / 44

Abbildung 36. Wellengeometrie MainLine

Hinzufügen von Wellenberechnung Planet:



1x Koaxiale Wellenberechnung (kSoftCoaxialShaft, Benennung „PlanetShaftCalc“)

Durch Doppelklick auf die Wellenberechnung wird die KISSsoft Wellenberechnung gestartet. Hier kann nun

im grafischen Welleneditor die Welle modelliert werden. Beim Öffnen des graphischen Welleneditors ist zu

erkennen, dass die Maschinenelemente gemäss der Struktur in KISSsys vorhanden sind.

Für das Erstellen der Wellendatei geben Sie bitte folgende Werte ein.

Eingabewerte für die Planetenbolzenwelle „PlanetPinShaft“ (2. Welle von oben):

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]


PlanetPinShaft 0



(PlanetCarrierConstraint)

50

Support1 10 1-1-1-0-0-0 1=fest

Support2 50 1-0-1-0-0-0

Die Planetenbolzenwelle wird nicht mit Drehmoment belastet, sondern nur auf Biegung.

Die gerechnete Biegung ist abhängig von der Position der allgemeinen Abstützungen.

25.07.2014 30 / 44

Abbildung 37. Eigenschaften linke Abstützung Eigenschaften rechte Abstützung

Eingabewerte für die Planetenradwelle „PlanetGearShaft“:

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]


PlanetGearShaft 15

Aussenkontur Cylinder 0 30 40

Innenkontur Cylindrical Bore 0 30 32

“Stirnrad” PlanetGear


15 30

“Stirnrad” PlanetGear


15 30

Support1 15 0-1-0-0-0-0 1=fest

Das Drehmoment wird über das Kraftelement „Stirnrad“ mit dem Zahneingriff Sonne-Planet eingeleitet

(Antrieb) und über das Kraftelement „Stirnrad“ mit dem Zahneingriff Planet-Hohlrad abgeführt (Abtrieb).

Der Planetenradkörper wird mit allgemeiner Lagerung abgestützt, um resultierende Axialkräfte aufzunehmen.

Die resultierenden Axialkräfte entstehen durch ungleiche Wälzkreisdurchmesser und Schrägungswinkel am

Wälzkreisdurchmesser.

Element Position y

[mm]

Länge l

[mm]

Durchmesser d

[mm]


ConnectionRollerBearing1 20 Loslager SKF 61804

ConnectionRollerBearing2 40 Loslager SKF 61804

Nach weiteren grafischen Einstellungen im Welleneditor (Wellen hintereinander, Farben der Welle zuordnen)

sieht die Welle „Planet“ wie folgt aus:

25.07.2014 31 / 44

Abbildung 38. Wellengeometrie Planet

5.11 3D Ansicht und Positionieren

Um das Getriebe in KISSsys darzustellen, wird aus der Elementebox die 3D Ansicht hinzugefügt.

Hinzufügen der 3D Ansicht:


2. 3D Ansicht hinzufügen (unter Elementbox - Systemelemente)

kSys3DView, Vorschlag für Benennung übernehmen

Abbildung 39. Elementebox Systemelemente

Durch Doppelklicken oder mit der rechten Maustaste auf das kSys3DView Element unter Show öffnet

KISSsys die 3D-Ansicht. Zu Beginn überlagern die Wellenelemente alle um den Koordinatenursprung.

25.07.2014 32 / 44

Abbildung 40. 3D Ansicht nicht positioniert

5.11.1 Positionierung der Wellen zueinander

Anschliessend werden die Wellen zueinander positioniert. Die koaxiale Welle „MainLine“ wird in diesem

Beispiel als Referenz gesetzt, die Welle „Planet“ wird auf diese Welle referenziert. Die koaxiale Welle „Planet“

soll parallel zur Sonnenradwelle sein, der Abstand der beiden Wellen entspricht dem Achsabstand der

Zahnräder aus der gesamten Planetenberechnung.

Die Positionierung wird bei koaxialen Wellen über die Gruppen definiert, nicht über die Wellen, wie bei

einfachen Wellen. Dazu rechter Mausklick auf die Gruppen und Auswahl von „Dialog“.

Abbildung 41. Aufruf des Positionierungsdialoges

Die Gruppe „GB“ wird „Parallel to Shaft/Group“ gewählt. Als Element wird „SunShaft“ gewählt. Die Parameter

lässt man im Ursprung (0/0/0).

Abbildung 42. Positionieren von Gruppe „GB“

Als zweites wird die Gruppe „Planet“ relativ zur Gruppe „GB“ positioniert. Unter „Dialog“ wird zunächst

„According to gear pair“ gewählt. Dann wird die Planetenberechnung ausgewählt und die Definition nach

„Formulas“ bestimmt:

25.07.2014 33 / 44

Abbildung 43. According to gear pair

Bei den Details zu den Positionierungen wird als Referenzelement die Sonnenwelle vorgeschlagen und

ausgewählt. Die Parameter für Achsabstand etc. werden automatisch aus der Berechnungsdatei

übernommen.

Abbildung 44. Formeln im Positionierungsdialog

Somit ist nun die Positionierung der Wellen definiert.

5.11.2 3D Ansicht

Nachdem nun die Elemente zueinander positioniert sind, kann jetzt die 3D Ansicht mit Hilfe des „Refresh“

Button neu aufgebaut werden. Es erscheint die folgende Darstellung, worauf die Achse des Planetenbolzens

erkannt werden kann.

Abbildung 45. 3D Ansicht des Systems nach Positionierung

Um die Darstellung zu verbessern, werden verschiedene Farbeigenschaften gesetzt. Mit rechter Maustaste auf „CarrierShaft“ klicken und bei SetColor die Transparency = 0.5 eingeben. Somit wird die Welle mit leichter Transparenz dargestellt.

25.07.2014 34 / 44

Abbildung 46. Transparenz Einstellungen für Planetenträgerwelle

Die Verzahnungen sollen mit den Zähnen dargestellt werden. Dazu wird in den 3D Einstellungen die

„Representation in“ auf „Solid Elements“ gestellt.

Abbildung 47. Darstellung der Zähne aktivieren

Abschliessend wird das Getriebe wie folgt dargestellt. Weitere Hinweise zu grafischen Darstellungen sind im

Kapitel 7 „Abschliessende Arbeiten“ aufgeführt.

Abbildung 48. Abschliessende Darstellung

6 Gestalten der Benutzerschnittstellen

6.1 Übersichten über Verzahnungs- und Lagerdaten

Als Tabellen stehen fertig konfigurierte Tabellen zur Auswahl, welche bereits eine grosse Resultatübersicht

enthalten und direkt in das Modell geladen werden können. So können sehr schnell Resultate geprüft werden.

Aus der Elementebox werden unter Systemelemente die folgenden zwei Tabellen ins Hauptverzeichnis

(„AllObjects“) eingefügt: „PlanetaryGearCalculation“ und „ShaftCalculations“:

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Abbildung 49. Vordefinierte Tabellen

Die Tabellennamen können frei definiert werden und haben keinen Einfluss auf die darzustellenden Werte.

Mit rechtem Mausklick und Auswahl von „Show“ oder durch Doppelklick werden nun die zwei Tabellen

angezeigt. Unter FensterTeilen kann man die verschiedenen Fenster gleichzeitig anzeigen lassen:

Abbildung 50. Eingefügte Tabellen mit Resultate aus der Wellen- und Planetenräderberechnung

Mit Fenster – Teilen werden alle Fenster gleichzeitig gezeigt. Diese Tabellen geben einen Überblick über die

verwendeten Parameter.

6.2 User Interfaces

6.2.1 Einfügen einer User Interface Tabelle

Eine frei konfigurierbare Tabelle als Übersicht über die Haupteingaben und die Hauptresultate soll jetzt

eingefügt werden: in der Elementebox wählt man dazu die Tabelle „UserInterface“ und fügt sie ins

Hauptverzeichnis ein.

25.07.2014 36 / 44

Mit „Show“ oder mit Doppelklick lässt sich die Tabelle wiederum öffnen und mit „Dialog“ lassen sich die Anzahl

Zeilen und Spalten verändern. Wählen Sie 11 Zeilen („Rows“) und 4 Spalten („Columns“).

Abbildung 51. Zufügen und Definition der UserInterface Tabelle.

6.2.2 Eingabe von Text

Die Zeilen- und Spaltenüberschriften werden direkt in das jeweilige Feld hineingeschrieben. Geben Sie die

Texte wie unten aufgeführt ein.

Abbildung 52. Zeilen- und Spaltenüberschriften als Text eingeben

6.2.3 Zufügen von Ausgabefeldern

Als nächstes sollen die Resultatefelder zugefügt werden. Diese sind in KISSsys als Ausdruck deklariert. Als

Beispiel soll hier das Eingangsdrehmoment als Resultat angezeigt werden. Wie im Abschnitt 5.9 „Kinematik

festlegen“ gezeigt, wird in diesem Modell das Abtriebsdrehmoment (an der Planetenträgerwelle) definiert,

demnach ist das Eingangsdrehmoment (an der Sonnenwelle) ein Resultat.

Bevor die variablen in die Tabelle kopiert werden, sollte global eingestellt werden für welche Einfügeart die

drag and drop Methode gelten soll. Dies kann unter ExtrasEinstellungen unter dem Reiter Tabellen definiert

werden. Da wir zuerst die Variablen als Ausdruck einfügt haben, wird diese Einstellung übernommen.

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Abbildung 53. Globale Einstellung für die drag and drop Methode

Um das berechnete Eingangsdrehmoment anzeigen zu lassen, wird die Variable „Torque“ des

Antriebselementes „Sun“ als Ausdruck in die UserInterface Tabelle eingefügt. Die Eigenschaften sehen Sie

mit Klicken auf „Sun“ Eigenschaften. Die Eigenschaften werden in einem neuen Fenster an der gleichen

Stelle wie das Kinematikdiagramm gezeigt.

Abbildung 54. Eigenschaft des Antriebselementes anzeigen lassen

Die Variable „torque“ wird mit der gedrückten rechten Maustaste auf die gewünschte Zelle gezogen und

losgelassen.

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Abbildung 55. Resultatfeld als „Ausdruck“ hinzufügen

Mit dieser Vorgehensweise werden nun die restlichen Resultatanzeigen vervollständigt. Die Sicherheitswerte

der Zahnfuss-, sowie Zahnflankenberechnung findet man als Variablen SF1, SF2, SF3 sowie SH1, SH2, SH3

in den Eigenschaften der Planetenberechnung „PlanetSetCalc“. Das UserInterface sieht nun wie folgt aus:

Abbildung 56. UserInterface mit allen Resultatefeldern (Typ Ausdruck)

6.2.4 Zufügen von Eingabefeldern

Als nächstes werden die Eingabefelder zugefügt. In KISSsys werden diese Felder Referenz genannt, weil

sich diese Werte auf eine Variable beziehen, welche den Wert der Eingabe übernimmt. Die Werte in den

Zellen werden rot dargestellt.

Die Referenzwerte können einerseits über die gleiche Methode hinzugefügt werden wie oben beschrieben

(Globale Einstellung auf Referenz ändern, Variable mit rechter Maustaste ins Feld ziehen). Hier soll ein

zweiter Weg angewandt werden, mit welcher man die globale Einstellung auf Ausdruck belässt. Man wählt

als erstes die Variable und die entsprechende Zelle. Mit einem Klick auf das Symbol in der Task-Leiste,

wird die Variable als Referenz eingefügt. Auf diese Art kann die Variable auch als Text oder als Ausdruck

hinzugefügt werden.

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Für das Einfügen des Eingabefensters für die Drehzahl der Sonnenwelle klicken Sie nun im Modellbaum auf

das Antriebselement „Sun“. Damit werden die Variablen dieses Elementes im Eigenschaftenfenster

angezeigt. Wählen Sie nun die Variable „speed“ und die entsprechende Zelle an. Mit einem Klick auf

wird die Variable nun als Referenz hinzugefügt.

Abbildung 57. Einfügen einer Variable als Referenz

Weitere Eingabefelder sind das Drehmoment bei Abtrieb (Planetenträgerwelle - Carrier) und die Drehzahl

beim Hohlrad (Ring). Diese werden ebenso eingetragen. Die User Interface Tabelle sieht wie folgt aus.

Abbildung 58. UserInterface mit allen Eingabefeldern (Typ Referenzen)

HINWEIS: die Icons haben nicht die Funktion, den Typ einer bestehenden Variable in einem Feld zu ändern,

sondern es wird die Variable aus dem Pfad in das Feld geschrieben, und allfällige bestehenden Variablen

werden überschrieben.

Weiter soll nun die gesamte Untersetzung ausgegeben werden. Diese berechnet sich aus der Eingangs- und

der Ausgangsdrehzahl. Sie soll rechts vom Feld „i tot“ erscheinen. Dazu wiederum rechter Mausklick auf das

Feld rechts von „Ratio i“, „Real einfügen“. Als Ausdruck wird nun die folgende Formel eingegeben:

1

2

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Abbildung 59. Berechnen der gesamten Untersetzung aus den Drehzahlen am Eingang und am Ausgang.

TIPS: Bevor Sie den Code eingeben, nehmen Sie die Variable „_O.Carrier.speed“ aus dem Pfad-Fenster in

den Zwischenspeicher (CTRL+C). Beachten Sie Gross- und Kleinschreibung. Nach Abschluss der

Codeeingabe nehmen Sie den gesamten Text mit rechter Maustaste in den Zwischenspeicher, bevor das

Fenster geschlossen wird, weil bei Kompilierungsfehlern der Text verloren gehen würde. So steht der Text

nochmals zur Verfügung und kann korrigiert werden.

6.2.5 Aufrufen von Funktionen

Über das User Interface können auch Funktionen ausgeführt werden. In diesem Beispiel werden fünf

Funktionen implementiert:

- Funktion „Kinematik“ berechnet die Kinematik des Modells

- Funktion „Strength“ führt die Festigkeitsberechnungen durch

- Funktion „Planetary Set“ ruft die KISSsoft Berechnung für die Planetenstufe auf

- Funktion „Shaft MainLine“ ruft die KISSsoft Berechnung für die Hauptwelle auf

- Funktion „Shaft Planet“ ruft die KISSsoft Berechnung für die Planetenwelle auf

Funktionen werden ebenfalls in ein Feld eingetragen, über rechten Mausklick auf die gewünschte Zelle und

„Funktion einfügen“. Es muss ein Namen für die Funktion und die auszuführenden Befehle definiert werden.

Abbildung 60. Funktion in eine Zelle einfügen

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Für Funktion „Kinematik“ in Zelle D10 :

Abbildung 61. Funktion zur Berechnung der Kinematik

Der Funktionsname „Kinematik“ erscheint im User

Interface, hat aber sonst keine Bedeutung.

Einzugebender Text:

_O.System.calcKinematic();

kSys_Refresh();

_O.System.calcKinematic(); bedeutet dass unter

System, die Funktion calcKinematic aufgerufen wird

(entspricht ), leere Klammern da keine Argumente

übergeben werden, ; als Abschluss des Befehles)

kSys_Refresh entspricht dem „Refresh All“ , damit

wird sichergestellt dass die berechneten Grössen

(hier die Drehzahl am Ausgang und das Drehmoment

am Eingang) im User Interface angezeigt werden.

Für die Funktion „Strength“ Zelle D11:

Abbildung 62. Funktion zur Berechnung der

Festigkeiten

In einem ersten Schritt wird hier zuerst noch einmal

die Kinematik neu berechnet.

Einzugebender Text:


_O.System.kSoftCalculate();

kSys_Refresh();

_O.System.kSoftCalculate(); bedeutet dass unter

System, die Funktion kSoftCalculate aufgerufen

wird (leere Klammern da keine Argumente übergeben

werden, ; als Abschluss des Befehles). Diese ruft alle

KISSsoft Festigkeitsberechnungen auf.

Für die Funktion „Planetary Set“ in Zelle A10::

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Der Befehl „kSoftInterface“ öffnet die entsprechende

KISSsoft Berechnung.

Es muss jedoch der ganze Pfad angegeben werden,

damit klar ist, welche KISSsoft Berechnung

aufgerufen wird.

Einzugebender Text:


_O.GB.PlanetSetCalc.kSoftInterface();


kSys_Refresh();

Abbildung 63. Funktion für den Aufruf von KISSsoft für die Planetenstufe

Die Funktionen für KISSsoft Wellenberechnungen (Shaft MainLine in Zelle A11 und Shaft Planet in Zelle B11)

werden analog zur KISSsoft Planetenstufenberechnung implementiert. Das User Interface beinhaltet nun fünf

grau hinterlegte Funktionen die per Doppelklick ausgeführt werden:

Abbildung 64. Eingefügte Funktionen im User Interface

7 Abschliessende Arbeiten

7.1 Einstellung 3D Ansicht

Über Systemspezifische Einstellungen können Farbe und Aussehen der Elemente der 3D Ansicht verändert

werden.

Abbildung 65. 3D spezifische Einstellungen

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7.1.1 Darstellung der Kupplungen

Die Darstellung der Kupplungen von Sonnenwelle, Hohlradwelle und Planetenträgerwelle werden in der

KISSsoft Datei über den Wirkdurchmesser gesteuert. Diese Wirkdurchmesser werden von Hand um 10 mm

grösser als der jeweilige Wellendurchmesser eingegeben. Die Darstellung der Kupplungen in der 3D Ansicht

in KISSsys ist üblicherweise rot gewählt und kann in den 3D Einstellungen unter „Couplings“ geändert

werden. Zusätzlich kann die Transparenzstärke der Elemente mit einer Zahl zwischen 0 und 1 definiert

werden.

Abbildung 66. Darstellung der Kupplungen

7.1.2 Schnittansicht

Die Schnittansicht (Cut View) kann bei Planetengetrieben sinnvoll sein, um die Übersichtlichkeit des

Getriebeaufbaus zu erhöhen. Weiter kann die Schnittansicht zusammen mit der Laufsimulation angewandt

werden (siehe Abschnitt 7.3 Simulation). Die Schnittansicht wird aktiviert, indem die „Show cut view“ auf „Yes“

umgestellt wird, und deaktiviert, indem auf „No“ umgestellt die Ansicht mit Refresh aktualisiert wird.

Abbildung 67. Schnittdarstellung aktivieren

7.2 Darstellung aller Planeten

Per Standard wird in der 3D Ansicht nur ein Planetenrad dargestellt. Es können alle Planeten dargestellt

werden, indem unter „kSys3DView“ die Option „ShowPlanets“ aktiviert wird. Die Darstellung aller Planeten

wird wieder rückgängig gemacht, wenn die Schnittansicht wieder ausgeschaltet wird oder wenn auf die

vereinfachte Darstellung der Zahnräder umgeschaltet wird.

25.07.2014 44 / 44

Abbildung 68. Darstellung aller Planeten aktivieren

7.3 Laufsimulation des Planetengetriebes

Die Laufsimulation erlaubt die visuelle Prüfung der Drehzahlen und Drehrichtungen der jeweiligen Zahnräder

und kann bei komplexeren Getrieben (oder Antriebsträngen) sehr hilfreich sein. Die Laufsimulation wird mit

einem Klick auf das Symbol in der Task-Leiste oder über Rechtsklick auf System Simulation aktiviert

und über „Esc“ vom Bediener abgebrochen. Im darauffolgenden Fenster kann die

Simulationsgeschwindigkeit definiert werden.

Abbildung 69. Laufsimulation aktivieren

kisssys 03/2014 tutorial 2 einstufiges planetengetriebe · im tab „vorlage“ zugegriffen werden....

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