Fully functional gearbox model - ZF4HP22

Student project about the development of a model to simulate the switching behavior of a vehicle transmission.

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https://www.mannheim.dhbw.de/ https://www.youmagine.com/markus-voss/designs https://www.zf.com/products/de/cars/productfinder/driveline.html?filterLang=de

Description

ENGLISH:

First of all, I would like to thank my lecturer and head of mechanical engineering @ DHBW Mannheim Prof. Dr. -Ing. Voß for overseeing this project.
Thank you for the incredible interpersonal and professional care and the trust placed in me!

-> Markus Voß (https://www.youmagine.com/markus-voss/designs)

Student project: Development of a model to simulate the switching behavior of a vehicle transmission.

Design theory is educated at the DHBW Mannheim. An essential part of this lecture is mechanisms and gear trains. In order to bring students closer to complex transmissions, it is necessary to consider an illustrative model.

My student project during the 5th semester was dealt with vehicle transmissions. The task was to develop a functional transmission model. This should be made additively and used to demonstrate it in the lectures.

The implemented transmission is based on the 4HP22 from ZF. It's a torque converter transmission with four forward gears and one reverse gear. The model was chosen due to the presence of a real ZF-4HP22 transmission in the laboratory of the DHBW Mannheim.

The table model should get by without fluid. Therefore it was redesigned for an operation from the outside using push rods. The hydraulic torque converter has been left out for the implementation. The gearbox consists of three planetary stages which provide the necessary gear ratios.

The transmission model was designed with Catia V5.

The possibility of additively manufacturing of plastic parts at the DHBW Mannheim resulted in a fully functional transmission model.

Other data which is not published:

  • principle solutions
  • Calculations of the transmission (ratio of gearing, Wolf scheme, speed plan according to Kutzbach, transmission schemes,...)
  • Involute tooth calculations
  • Design of the model
  • Manufacture of the model
  • Manufacture of metal parts and technical drawings
  • Cost calculation
  • ...

There is also a detailed student research project that can be viewed if needed.

If you have any questions or need further information, please write me a message! :)

A commercial use / sale of data is hereby prevented and by the specified lisense.

GERMAN:

Zu allererst möchte ich mich bei meinen Konstruktionsdozenten und Studiengangsleiter Herrn Prof. Dr. -Ing. Voß bedanken, der dieses Projekt betreut hat.
Danke für die zwischenmenschliche und fachlich sehr gute Betreuung und das in mich gesetzte Vertrauen!

-> Markus Voß (https://www.youmagine.com/markus-voss/designs)

Studentische Arbeit: Entwicklung eines Modells zur Nachbildung des Schaltverhaltens eines Fahrzeuggetriebes

An der DHBW Mannheim wird Konstruktionslehre unterrichtet. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Vorlesung ist die Getriebelehre. Um den Studenten komplexe Getriebe näher zu bringen ist es oftmals notwendig, ein Anschauungsmodell zu betrachten.

In meiner Studienarbeit während des 5. Semesters, habe ich mich mit Fahrzeuggetrieben auseinandergesetzt. Die Aufgabe bestand darin, ein funktionelles Getriebemodell zu entwickeln. Dieses sollte additiv gefertigt und zur Demonstration in den Vorlesungen genutzt werden.

Das umgesetzte Getriebe basiert auf dem KFZ-Getriebe 4HP22 der Firma ZF. Es ist ein Wandlergetriebe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Die Wahl des Modells erfolgte aufgrund des Vorhandenseins eines echten ZF 4HP22 Getriebes im Labor der DHBW Mannheim.

Das Tischmodell sollte ohne Fluid auskommen und wurde somit neu konstruiert, sodass eine Bedienung von außen mittels Schubstangen möglich ist. Der hydraulische Drehmomentwandler ist für die Umsetzung ausgelassen worden.
Das Getriebe besteht aus drei Planetenstufen, die für die notwendigen Übersetzungen sorgen.

Die Konstruktion des Getriebemodells erfolgte mittels Catia V5.

Durch die Möglichkeit an der DHBW Kunststoffteile additiv zu fertigen entstand ein vollständig funktionelles Getriebemodell.

Weitere, hier nicht veröffentliche Daten, sind unter anderem:

  • Prinziplösungen
  • Berechnungen des Getriebes (Übersetzungen, Wolf-Schema, Drehzahlplan nach Kutzbach, Getriebeschemata,…)
  • Berechnungen der Evolventenverzahnungen
  • Konstruktion des Tischmodells
  • Herstellung des Tischmodells
  • Herstellung der Metallteile und technische Zeichnungen
  • Kostenkalkulation

Zudem existiert eine ausführliche Studienarbeit, die bei Bedarf eingesehen werden kann.

Sollten Sie Fragen haben oder weitere Daten benötigen, schreiben Sie mir eine Nachricht!

Eine kommerzielle Nutzung / Verkauf der Daten wird hiermit und durch die angegebene Lizenz unterbunden.

Materials and methods

ENGLISCH:

Printed with EOS Formiga P110 @ DHBW Mannheim
Material: Polyamid PA12

All shafts are made with the lathe "emco compact 5".
The frame is made out of profiles and sheet metal.

More standard parts are listed in the part list.

GERMAN:

Kunststoffteile gedruckt mit EOS Formica P110 @ DHBW Mannheim
Material: Polyamid PA12

Alle Wellen wurden mit der Drehbank "Ecco Compact 5" gefertigt.
Der Rahmen ist aus Profilen und Alublech hergestellt.
Weitere Normteile sind der Stückliste zu entnehmen.

Documents

Issues

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Comments

Mini ohne titelAaron Potschaske commented ago

Hello Jeffmorris,

am due my late replies. Currently a lot to do...!

I´m uploading the file for the double sun gear!

There is no "fully" assembly manual at all but i could send you some pictures respectivly my documantary. Just write me a mail: potschaske.aaron@gmail.com

Greetings Aaron

2f70a04325ba056725710eba20aadffe?default=blank&size=40jeffmorris1956 commented ago

The STL file for the double sun gear is missing

2f70a04325ba056725710eba20aadffe?default=blank&size=40jeffmorris1956 commented ago

There is no assembly manual.

Mini fotomarkusvoss.jpgMarkus VOß commented ago

Incredible project!

Mini fotomarkusvoss.jpgMarkus VOß added this to the DHBW-AddLab collection ago
Mini ohne titelAaron Potschaske published this design ago