Evaluation of temperature influence on embedded kinematic system

Abstract

The present dissertation was developed within the course of Integrated Master in Mechanical Engineering, its title is “Evaluation of Temperature Influence in Embedded Kinematic System” and it was executed at the company Bosch Car Multimedia during the last few months. The main objective is to display the results of the search performed, as well as the decisions drawn along the way. This work includes the study, analysis and simulation of a proposed problem. The motivation in choosing this theme is related with a problem of Bosch and, for that reason, they would like to investigate and, consequently, find a solution. Initially, it is necessary to perform some research about gear history, since its discovery until nowadays, including its importance in society and examples of application. Next, it is studied what have already been done in this field by other engineers, namely thermal simulations on gears and thermal-stress simulations on diverse products. Then, the theoretical introduction is presented not only the thermal and mechanical phenomena but also the methods used to formulate a model and solve the problem in software ANSYS v16.0 (ANSYS, 2015). It is fundamental to present the component in study, its specifications and characteristics as well as developing a kinematic and dynamic analyses. It is important to show and explain what was implemented in the programme highlighting the most relevant aspects, such as, materials, mesh, boundary conditions and the results, which can be of thermal or mechanical nature. Next, it is described with detail the experiment performed on the component, which is constituted by two phases. The obtained results are analysed based on what was determined through the numerical results, followed by a comparison of both. Possible error sources of the experimental activity are also referred as well as others from the simulation point of view. At last, the final conclusions of the project are displayed, highlighting the most important points and what could be improved in the future. Moreover, the objectives of the work are reviewed and it is concluded what was possible to achieve along with the aspects which were not totally solved.

A presente dissertação foi desenvolvida no âmbito do curso Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, tem como título “Avaliação da Influência da Temperatura em Sistemas Cinemáticos Incorporados” e foi realizada na empresa Bosch Car Multimedia nos últimos meses. Esta tem como objetivo mostrar os resultados da pesquisa efetuada bem como os caminhos seguidos para a concretização do projeto. Este trabalho visa o estudo, análise e simulação de um problema proposto. A motivação para a escolha deste tema reside num problema que a Bosch possui e, desse modo, gostaria de investigar e, consequentemente, encontrar uma solução para o mesmo. Inicialmente é necessário realizar uma pesquisa relativa à história das rodas dentadas, desde a sua descoberta até aos dias de hoje, incluindo também a sua importância na sociedade e exemplos de aplicação. Seguidamente é estudado o que já foi efetuado nesta área por outros engenheiros, nomeadamente simulações térmicas em rodas dentadas ou simulações térmicomecânicas em diversos produtos. Posteriormente, estudam-se os fundamentos teóricos relativos não só aos fenómenos térmicos e mecânicos envolvidos mas também aos métodos para formular um modelo e resolver o problema em estudo no software ANSYS v16.0 (ANSYS, 2015). É fundamental apresentar o componente que se encontra a ser estudado, as suas especificações e características bem como estudá-lo através de uma análise cinemática e uma dinâmica. É importante também mostrar e explicar o que foi implementado no programa, enaltecendo os aspetos mais relevantes, como os materiais, a malha, condições de fronteira e os resultados, o qual podem ser de natureza térmica ou mecânica. Seguidamente é descrita de forma detalhada a experiência realizada aos componentes, o qual é constituída por duas fases. Os resultados obtidos são analisados com base no que se determinou através dos resultados numéricos, elaborando também uma comparação entre os mesmos. Referem-se possíveis fontes de erro quer da parte da atividade experimental quer do ponto de vista da simulação. Por fim, são apresentadas as conclusões finais do trabalho onde se enaltece os pontos mais importantes e o que poderia ser melhorado no futuro. Assim, os objetivos do trabalho são revistos e conclui-se o que foi possível concretizar bem como os aspetos que não foram completamente resolvidos.