Examensarbete inom M/P/T,grundnivå

Transkript

1 Examensarbete inom M/P/T,grundnivå MF103x/MF102x/MF104x Maskinkonstruktion MF111x/MF112x/MF114x Integrerad produktutveckling MF1025 Modellbaserad produktutveckling Lektion 1 Modellbaserad produktutveckling

2 Produktutveckling - En kedja av frågor söker svar Prestanda Driftsbeteende Fordonsdynamik Modularisering Standardkomponenter Arkitektur Estetik Kvalitet Ergonomi Tillverkningsdistorsion Tillverkningsbarhet Servicevänlighet Kostnad MTBF Hållfasthet Utmattning Operatörskomfort External buller Kemisk emission 2

3 Produktutvecklingsprocessen * Mission Statement Product Launch Concept Development Systemlevel Design Detailed Design Testing, Refinement Production Ramp-up Perform economic analysis Benchmark competitive products Build and test models and prototypes * Ulrich, KT och Eppinger, SD, Product design and development, McGraw-Hill 3

4 Modellbaserad produktutveckling - verifiering och validering Krav Process Beslut Problem Beslutsunderlag Fråga Svar Modellspecifikation Simuleringsresultat Simuleringsmodell 4

5 En situationsberoende utmaning - olika frågor kräver olika modeller Video Clip Video Clip 5

6 CAE - Computer Aided Engineering CAD - Computer Aided Design Definierar Geometri Beräkna Massa, Volym, Tyngdpunkt, Tillåtna rörelser, Kinematik (uppgift 1) MBS - Multi-Body System (Analysis) Mekanik, Stela kroppar, Stora rörelser Transienter, Svängningar Krafter och Moment Hastigheter och Accelerationer Stelkroppsdynamik (uppgift 2, uppgift 3) FEM - Finite Element Method Flexibla kroppar, Utböjningar och krafter Deformationer & Spänningar Flexibla kroppars dynamik Partiella differentialekvationer (uppgift 4) CFD - Computer Fluid Dynamics Strömningsmekanik (Gaser och Vätskor) 6

7 CTL (Cut-to-length Logging) Skördare Skotare Upplagsplats Lastbil 7

8 Problem (& lösning?) Produktiviteten måste öka med 2-3 % varje år Markskadorna måste minska Förarkomforten måste förbättras (fysiskt & mentalt Förbättrad logistik (märkning, planering, gps, internet) Ny skotarteknik 8

9 En ny hybrid-skotare 9

10 Uppgift 1 - montering och geometrisk analys Utdelad uppgiftslydelse (kurshemsida) Vad: Teknisk rapport (måndag 24:e januari skicka till kursens e-postadress MF1025: idex@md.kth.se IPU: fipu@md.kth.se MKN: mknx@md.kth.se Vem: Grupper om två eller tre personer Hur: SolidEdge + ingenjörsmässighet Var & när: Datorsal Butter/Trötter på onsdag 19/ eller Butter/Trötter på fredag 21/ OBS!!! Boka plats OBS!!!! 10

11 Uppgift 1 Kontext och uppgift Kontext: Ett pågående projekt för att utveckla en ny typ av hybriddriven skotare. Tillstånd: Ett koncept för en midjestyrd 6-hjuls skotare, med dieselmotor och elektriska navmotorer har tagits fram. Uppgift: Identifiera konstruktionsproblem och analysera konceptets statiska stabilitet. 11

12 Uppgift 1 Konstruktionsfrågor 1: Finns det modelleringsfel, modellförenklingar geometrifel (form och läge) hos komponenterna? 2: Hur stor är kranens räckvidd? 3: Kommer några komponenter att kollidera vid lastning eller lossning med kranen? 4: Är en skotare med kranens gripklo med 1,4 ton timmer i statisk balans vid lastning och lossning? 5: Behövs sidostöd vid lastning/lossning? 6: Vilken är lastarens uppskattade maskinvikt? 7: Hur stor är totalvikten vid 12 tons timmerlast? 8: Hur stor tyngd kommer att ligga på var och en av de sex hjulen, för en fullastad skotare på plan mark? 12

13 Lastning/lossning 13

14 Uppgift 1 Svara på frågorna med hjälp av en CAD-modell (SolidEdge ST2) 1: Ladda ner zip-filen med CAD-modellerna av skotarens delsystems och extrahera CAD-filerna i en tom mapp. 2: Skapa en markplatta och montera skotaren på denna. 3 : Ta fram hur mycket skotaren väger (antag att samtliga komponenter utom däcken består av stål eller aluminium). Lägg till 2 ton för framramen och 1 ton för bakramen (ickemodellerade komponenter) & visa läget för dessa. 4: Ta fram tyngdpunktsläge och hur mycket kranens gripklo kan lyfta utan att skotaren välter. 5: Fyll lastarean med timmer (12 ton) och beräkna markkontaktkrafterna för de sex hjulen. 6: Besvara (och motivera) var och en av de åtta frågorna. 7: Identifiera några nya frågeställningar (vad är det vi inte vet om konceptet, men måste/bör analysera eller ta reda på) och formulera dem som frågor. 8: Gruppen skriver en teknisk rapport enligt anvisad mall. Rapporten skall lämnas in (eller e-postas till aktuell kurs) senast måndagen den 24:e januari. 14

15 Uppgift 1 - Teknisk rapport Fullständig rapport för tänkt målgrupp: Titelsida titel, namn, kurs, bild Sammanfattning Innehållsförteckning Inledning Metod Resultat Sammanfattning Diskussion Referenser Template på kurshemsidan: Rapportskrivningsmall2010.pdf &.doc Rapportgranskningsmall2010.pdf 15

16 Rapport: Trovärdig & övertygande 16

17 En mekanisms frihetsgrader led i länk i led n - 1 Mekanismer kan konfigureras som kinematiska kedjor. led 1 länk i länk n led n När den fasta länken ( ground ) börjar och avslutar kedjan har vi en sluten kedja; Fast länk 1 annars är kedjan öppen Antag att varje led kopplar 2 länkar Antalet frihetsgrader (F) hos en kinematisk kedja är då: n j c i i 1 p 1 n = antalet frihetsgrader för mekanismen p = antalet länkar j = antalet leder c i = antalet tvång som införs av led i f i = antalet frihetsgrader som tillåts av led i = antalet spatiala frihetsgrader 17

18 n Grüblers ekvation j c i i 1 p 1 Nu är = c i + f i n p j 1 Grüblers ekvation j i 1 f i Fyrledsmekanism n = 3 p = 4 j = 4 f i = 1 j p j i 1 f i 18

19 Uppgift 1 Problem? (SolidEdge,ST2) Motion 1: SolidEdge ST2 2: Rotationsled Align Axis + Mate 3: Kan ej röra delarna i en sub-assembly adjustable assembly (hur är subassemblyns delar monterade? Move Part 19

20 Modellbaserad produktutveckling - Lektion 2 Att göra: Börja med uppgift 1. Formera själva grupper om 2 eller 3. Boka datorsalstid för övning & handledning onsdag/fredag denna vecka (övning 1). 20