Toleranzanalysen an beliebigen physikalischen Systemen
Frank Mannewitz
Toleranzanalysen an beliebigen physikalischen Systemen
Der Kolbenhub eines Verbrennungsmotors hat Einfluss auf den Wirkungsgrad des Motors. Wie groß ist der Einfluss? Dies ist eine mögliche und berechtigte Frage, die sich ein Fahrzeugentwickler stellen muss. Solche und andere wichtige Fragen versucht der Entwickler u.a. mittels einer Toleranzanalyse zu beantworten.
So gilt es, neben der nominalen Auslegung einer Konstruktion, wo möglichst ein robustes Design gefordert ist, auch die fertigungstechnische Realisierung im Auge zu behalten. Hierbei stellt sich insbesondere die Frage, welche Toleranzfeldgrößen an den Einzelmaßen die Konstruktion sicher stellen und wieviel Aufwand betrieben werden muss, um diese einzuhalten.
In der Regel steht der Entwickler dann vor der Aufgabe, eine Toleranzanalyse an der Konstruktion durchzuführen. Dies stellt in der Praxis sehr oft eine Herausforderung dar. Vor allem an Konstruktionen, an denen der funktionale Zusammenhang hinsichtlich eines zu berechnenden Funktionsmerkmals nicht einfach nachzuvollziehen ist, z.B. an einem Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Funktionsmerkmalen.
Dieser Beitrag soll einen empirischen Lösungsansatz aufzeigen, mit dem komplexe Toleranzanalysen an beliebigen physikalischen Systemen einfach durchzuführen sind.
Tolerance analyses of arbitrary physical systems
The piston stroke of an internal combustion engine has an effect on the engine’s efficiency. How large is this effect? This is a possible and justified question which a motor vehicle development engineer must ask. One way for him to try to find the answer to this and other important questions is by means of a tolerance analysis.
It is important, besides the nominal layout of a construction – where as robust a design as possible is required – not to lose sight of the dictates of technical realisation. The question what margins of tolerance for the individual dimensions are a guarantee for the construction as a whole, and what effort is required to ensure they are adhered to, is especially important.
As a general rule, the developer is then faced with the task of conducting a tolerance analysis on the construction. This very often presents a practical challenge, especially in the case of constructions where it is not easy to calculate functional interdependencies simply by considering one single functional characteristic. An example of this is an internal combustion engine with a wide range of functional characteristics.
This contribution is intended as an attempt to show an empirical resolution method which allows the easy implementation of complex tolerance analyses on arbitrary physical systems.
