Beispiel: Empfindlichkeits-, Durchführbarkeits- und Optimierungsstudien
Übersicht – Das folgende Beispiel zeigt, wie Sie mit Hilfe einer Empfindlichkeits-, Durchführbarkeits- und Optimierungsstudie ein beabsichtigtes Konstruktionsergebnis erzielen können.
Problem – Um ein optimales Gleichgewicht zu erzielen, muss der Schwerpunkt einer Kurbelwelle mit ihrer Rotationsachse übereinstimmen. Zwar kann die Rotationsachse der Kurbelwelle nicht geändert werden, doch können andere Bedingungen, wie die Breite der Kurbelwelle, variieren. Im vorliegenden Teil soll der Abstand zwischen der Achse und dem Massenschwerpunkt minimiert werden, wobei eine Mindestmasse des Teils erzielt werden soll.
Lösung – Ermitteln Sie den Schwerpunkt, und erzeugen Sie ein Analyse-KE für die Messung des Abstands zwischen der Rotationsachse und dem Schwerpunkt. Führen Sie dann eine Empfindlichkeitsstudie aus, über die Sie die Bemaßungen ermitteln, die die Position des Schwerpunkts am stärksten beeinflussen. Führen Sie anschließend eine Durchführbarkeitsstudie aus, um festzustellen, ob der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und der Rotationsachse auf Null gesetzt werden kann. Wenn eine Lösung vorhanden ist, können Sie eine Optimierungsstudie ausführen, um die Masse der Kurbelwelle unter Beibehaltung des Schwerpunkts auf der Kurbelwellenachse zu minimieren.
1. Erzeugen Sie ein Analyse-KE, um die Masseneigenschaften zu ermitteln. Wählen Sie die Befehlsfolge Analyse (Analysis) > Modell (Model) > Masseneigenschaften (Mass Properties). Berechnen Sie die Masse, und erzeugen Sie ein Koordinatensystem und einen Bezugspunkt im Schwerpunkt sowie den Massenparameter.
2. Erzeugen Sie ein Analyse-KE, um den Abstand vom Bezugspunkt im Schwerpunkt zur Rotationsachse zu messen. Erzeugen Sie anhand der Messung einen Parameter für diesen Abstand.
3. Führen Sie eine Empfindlichkeitsanalyse aus, um festzustellen, wie sich Änderungen der Breite (width) auf die Position des Schwerpunkts auswirken.
4. Führen Sie eine Empfindlichkeitsanalyse aus, um festzustellen, wie sich Änderungen der Breite (height) auf die Position des Schwerpunkts auswirken.
5. Erzeugen Sie ein Analyse-KE, um den Abstand zwischen der Kurbelwelle und der äußeren Profilkante des Teils zu messen. Sie können anhand dieser Messung die Randbedingungen in einer Durchführbarkeitsstudie definieren. Erzeugen Sie am Anfang und am Ende der Abstandslinie Bezugspunkte. In der nächsten Abbildung wird diese Messung als E-E distance gezeigt.
6. Führen Sie eine Durchführbarkeitsstudie aus, um festzustellen, ob der Schwerpunkt mit der Rotationsachse übereinstimmen kann. Variieren Sie in der Studie die Breite, die Höhe und den Radius, und behalten Sie dabei einen gewissen Abstand zwischen der Welle und der äußeren Profilkante des Teiles (E-E distance) bei.
7. Führen Sie eine Optimierungsstudie aus, um die Masse (Konstruktionsziel) unter Beibehaltung derselben Randbedingungen, wie in Schritt 6 beschrieben, zu minimieren.
