Kinematik, Dynamik und Mechatronik in der Bewegungstechnik

IGM-Seminar Kinematik, Dynamik und Mechatronik in der Bewegungstechnik Die Veranstaltungen im Wintersemester 2012/2013 werden in Zusammenarbeit mit d...
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IGM-Seminar

Kinematik, Dynamik und Mechatronik in der Bewegungstechnik Die Veranstaltungen im Wintersemester 2012/2013 werden in Zusammenarbeit mit dem VDI-EKV-Arbeitskreis des Bezirksvereins Aachen durchgeführt. Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. B. Corves

Vortragsankündigungen des Instituts für Getriebetechnik und Maschinendynamik, Aachen Wintersemester 2012/2013 Die Vorträge finden im Gebäude des Instituts für Getriebetechnik und Maschinendynamik, Kackertstraße 16-18, 52072 Aachen Seminarraum 028 (EG) statt. Freitag, 30. November 2012, 10.00 Uhr

Seminarraum 028

A Hand in Hand Assoc. Prof.Ph.D. Anupam Saxena Indian Institute of Technology, Kanpur, India Human fingers are intricate in terms of both, anatomy and their synergical neuro-muscular functioning that allows them to perform a variety of grasping/manipulational tasks. In the first part of my talk, I will focus on the structure of the extensor mechanism, a collagen sheath that physically interacts with the phalanges beneath them to achieve ad abduction. Any minor damage to this sheath via injury or any structural inaccuracy present severely thwarts the normal functioning of the finger. Much of rehabilitation is performed with the long accepted, Winslow's rhombus string model of the extensor mechanism. I will highlight our findings that Winslow's rhombus is only one of the nonunique string representations of the extensor mechanism. There can exist many other such models that are functionally equivalent though being structurally dissimilar. In the second part, I will highlight the extent to which the thumb, index and middle fingers are active when performing coordinated tasks such as translating or rotating an object with respect to the wrist. Exploring their relative roles in specific functions can help us decode the redundancy inherent in them, and also, design task-specific exoskeletons that subjects with different physical or neuro muscular disorders can benefit from.

Mittwoch, 05. Dezember 2012, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

KIDS (Kinematic Interactive Design System)-Dynamisch-interaktive Analyse und Synthese von Koppel- und Kurvengetrieben Dipl.-Ing. Hans Lederer Kaarst, Germany KIDS ist ein innovatives, benutzerfreundliches Programm zur Modellierung, kinematischen Analyse und Maßsynthese von ebenen zwangläufigen Getrieben. KIDS ist eine strikt an die VDI Richtlinie 2142 Blatt 2 und 3 angelehnte Implementation der Modulmethode unter durchgängiger Verwendung komplexer Zahlen. Damit sind äußerst effiziente Algorithmen realisiert worden, die ein optimales Antwortzeitverhalten ermöglichen. Der gesamte Rechengang für 360 Getriebestellungen eines sechsgliedrigen Getriebes (Beispiel 1 aus VDI 2729) ist dadurch nach nur einigen tausendstel Sekunden abgeschlossen. Das Programm ist für Getriebe anwendbar, die sowohl elementare Baugruppen (Zweischläge, Zahnradpaarungen, Kurvenglieder) als auch höhere Gliedergruppen (AssurGruppen) enthalten können. Die Benutzeroberfläche ist ähnlich aufgebaut wie Cinderella® und weitgehend intuitiv zu handhaben. Befindet sich z.B. der Mauszeiger über einem Gelenk, dann lässt sich das Gelenk durch Ziehen der linken Maustaste direkt verschieben, wobei zeitgleich die Getriebeparameter geändert werden und die sich daraus ergebenden Analyseergebnisse in den zugehörigen Diagrammen sofort am Bildschirm sichtbar werden (dynamisch-interaktives Update). KIDS ist sowohl für Konstrukteure als auch für Studenten hervorragend geeignet. Mittwoch, 12. Dezember 2012, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

Antriebsauslegung parallelkinematischer Maschinen Dipl.-Ing. Carsten Teichgräber TU Chemnitz, Professur Montage-und Handhabungstechnik, Chemnitz, Germany Der Vortrag beschreibt eine an die Möglichkeiten des Konstrukteurs angepasste Vorgehensweise zur Auswahl, Bewertung und Optimierung parallelkinematischer Maschinen (PKM) mit einem Freiheitsgrad < 6. Es wird gezeigt und am Beispiel demonstriert, wie unter Nutzung typischer Softwarewerkzeuge, so der Systeme Pro/ENGINEER® bzw. Creo® und Mathcad® von PTC, eine effiziente Auslegung erfolgen kann. Mittwoch, 19. Dezember 2012, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

Sitzverstellmechanismen Ingo Kienke Johnson Controls GmbH, Burscheid, Germany 1. Historie 

wie hat sich der Fahrzeugsitz seit den Anfängen entwickelt, mit speziellem Fokus auf Verstellungen und Mechanismen



Aufteilung in Vorder- und Hintersitz

2. Bedeutung von Mechanismen innerhalb des Gesamtumfangs Fahrzeugsitz Mechanismen bestimmen die Sitzarchitektur (bei Vorder- und Hintersitz). Verdeutlichung am Beispiel Vordersitze:   

Hauptverstellung: Lehneversteller - Sitzschiene - Höhenversteller Nebenverstellung: Lordose - Kopfstütze - Sitzbreite - Sitztiefe welche gemeinsamen Aspekte gibt es und wo sind die Unterschiede

3. aktuelle Mechanismen Vordersitz   

die meisten Vordersitze sind heute sehr ähnlich aufgebaut, egal von welchem Zulieferer oder für welchen Kunden Standard-Sitzarchitektur 2 Wege bis 8 Wege manuelle und elektrische Versteller

4. aktuelle Mechanismen Hintersitz  

ähnlich wie beim Vordersitz, gibt es auch beim Hintersitz Produktstandards Optionsmatrix für Verstellkomplexität von einfacher Klapplehne bis zum komplexen VW Sharan-Hintersitz



3 Serien-Beispiele zur Verdeutlichung

5. Ausblick  

neue Trends führen zu neuen Produkten. Was bedeutet das für Sitzmechanismen? Beispiel neue Vordersitzarchitektur: Synergien aus bereichsübergreifendem Ansatz

Mittwoch, 16. Januar 2013, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

Konstruktive Relativlagensynthese: Speziell oder Universell? Dr.-Ing. Uwe Hanke TU Dresden, Professur für Getriebelehre, Dresden, Germany An der TU Dresden werden zwei Methoden zur Getriebesynthese vermittelt. Diese unterscheiden sich in der Einbeziehung des Drehpolsystems. Der derzeitige Erfahrungsstand bei Vermittlung der Synthese unter Ausschluss des Drehpolsystems zeigt, dass dieser Ansatz bei den Studenten auf mehr Akzeptanz trifft als die Methode bei der auf das Polsystem zugegriffen wird. Das liegt daran, dass dieser Ansatz mehr der Intuition entspricht und daher einfacher verstanden wird. Dieser Vorteil bei der Vermittlung hat eine Kehrseite. Der Ansatz ist nicht universell. Die Folge sind Spezialkonstruktionen, für alle nicht erfassten Fälle. Weiterhin lassen sich nur wenige für die Synthese wichtige Phänomene schlüssig erklären. Die Einbeziehung des Polsystems verhält sich zu dem intuitiven Ansatz vollkommen konträr. D.h. konkret ein Mehraufwand bei der Vermittlung der Grundregeln, bei universeller Anwendbarkeit und verallgemeinerter Behandlung der Syntheseabläufe. Konstruktionen wie die der Mittelpunkt-, Kreispunktkurve oder der Burmesterpunkte lassen sich mit Hilfe der wenigen Grundregeln der Relativlagensynthese herleiten. Dies birgt ungenutztes Potenzial für die effizientere Vermittlung der Getriebesynthese. Der Vortrag behandelt die Relativlagensynthese unter Einbeziehung des Polsystems und soll daher eine Anregung sein, die Vermittlung der Getriebesynthese grundlegend zu überdenken.

Der Vortrag gibt einen Einblick in die Grundregeln der konstruktiven Relativlagensynthese und wird mit einfachen Beispielen zur 2-Lagensynthese bis hin zur 5-Lagensynthese untermauert. Daher enthält der Vortrag inhaltlich zwei Teile: einen Theorieteil zur Vermittlung der Grundregeln und einen Anwendungsteil. Mein Ziel der Präsentation besteht darin, eine kritische Diskussion über diesen Ansatz der Wissensvermittlung getriebetechnischer Grundkenntnisse anzuregen. Mittwoch, 06. Februar 2013, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

Entwicklung von Koppelgetrieben mit dem Mehrkörpersimulationsprogramm ADAMS Dr.-Ing. Henning Niggemann Heidelberger Druckmaschinen AG, Heidelberg, Germany In Bogenoffset-Druckmaschinen müssen Arbeitsorgane für die Bogenvereinzelung, die Bogenausrichtung, den Bogentransport sowie Elemente der Druck- und Farbwerke ungleichmäßig bewegt werden. Zur Lösung der entsprechenden Bewegungsaufgaben kommen meist ungleichmäßig übersetzende Getriebe wie Kurven- und Koppelgetriebe zum Einsatz. Dabei stellt der Offsetdruckprozess bei den heute üblichen Maschinenleistungen von bis zu 18000 Bögen pro Stunde höchste Anforderungen an das kinematische und dynamische Verhalten der Getriebe. Im Qualifizierungsprozess ungleichmäßig übersetzender Getriebe und mechatronischer Systeme werden bei Heidelberg CAE-Werkzeuge, insbesondere Mehrkörpersimulationssysteme (MKS-Systeme), konsequent genutzt. Die Mehrkörpersimulation erlaubt bereits in frühen Entwicklungsphasen eine zuverlässige Bewertung des kinematischen und dynamischen Verhaltens der mechanischen Komponenten. Obwohl MKS-Programme in erster Linie zur Untersuchung vorhandener Getriebeentwürfe, also zur Getriebeanalyse dienen, können auch Syntheseverfahren in der MKS-Umgebung umgesetzt werden. Im Bereich Getriebetechnik/Simulation der Heidelberger Druckmaschinen AG werden entsprechende Erweiterungen für das MKS-Programm ADAMS entwickelt, so dass ein einheitliches Werkzeug für die Getriebeauslegung vom Entwurf mit Starrkörpern bis zur Dynamiksimulation des nachgiebigen Mechanismus zur Verfügung steht. Am Beispiel eines sechsgliedrigen Führungsgetriebes im Druckwerk einer Offsetmaschine wird der MKS-gestützte Entwicklungsprozess ungleichmäßig übersetzender Getriebe dargestellt. Ausgehend von der Bewegungsaufgabe werden die kinematischen Abmessungen eines ersten Getriebeentwurfs durch Genaulagensynthese auf der ADAMS-Oberfläche ermittelt. Mit Hilfe eines genetischen Algorithmus wird der Getriebeentwurf anschließend optimiert. Die Umsetzung der Verfahren zur Lagensynthese und zur numerischen Optimierung mit Hilfe von ADAMS-Makros wird gezeigt. Dabei werden die Vorteile der MKS-integrierten Vorgehensweise gegenüber einer Entwicklung getriebetechnischer Spezialsoftware als „stand-alone-Anwendung“ verdeutlicht. In einer Toleranzsimulation mit Hilfe des DoE-Tools ADAMS/Insight wird das Starrkörpermodell im Hinblick auf Toleranzempfindlichkeiten und toleranzbedingte Bewegungsabweichungen untersucht. Schließlich erfolgt die Modellerweiterung bis hin zur Berücksichtigung aller relevanten Bauteil-, Lager- und Kontaktsteifigkeiten. Abschließend wird die Qualität des Modells durch einen Abgleich der Dynamiksimulation mit Messdaten bewertet.

Mittwoch, 13. Februar 2013, 16.00 Uhr

Seminarraum 028

Reduktion von Kurbelwellenschwingungen mittels passiver Systeme Dipl.-Ing. Mathias Pfabe Universität Rostock, Lehrstuhl für Technische Mechanik / Dynamik, Rostock, Germany Moderne Kolbenmaschinen, wie sie in Kraftfahrzeugen verbaut werden, erzeugen ein stark ungleichförmiges Drehmoment. Dieses führt zu Rotationsschwingungen der Kurbelwelle und aller an sie angeschlossenen Komponenten, wie Getriebe, Nockenwellen und Nebenaggregate. Die Reduzierung der Zylinderzahlen und die zunehmende Aufladung der Motoren (Downsizing) verstärkt das Problem, so dass nach neuen Lösungen der Schwingungsreduzierung gesucht werden muss. An der Universität Rostock wird schon seit einiger Zeit nach Lösungen gesucht, die Schwingungen direkt an der Kurbelwelle zu verringern. Speziell wird versucht, die Hauptordnung des Drehmomentes zu tilgen bzw. zu kompensieren. Das Ziel ist es, ein möglichst passives System zu haben, welches im Bauraum der vorhandenen Komponenten integriert werden kann. Der Vortrag gibt einen Auszug aus dieser Arbeit und stellt dabei den drehzahladaptiven Tilger und die Entwicklung eines Systems mit geführter Schwungmasse vor.

Weitere Auskünfte: Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik, RWTH Aachen http://www.igm.rwth-aachen.de E-mail: [email protected] Tel. +49 241 80 95546 Fax +49 241 80 92263

Anfahrtskizze

Einen Anfahrtsplan nach Aachen per Pkw, Zug oder Flugzeug können Sie auf der Lageplanseite der RWTH abrufen. Sekretariat: OG links; Raum 125 GPS-Koordinaten: N 50.791026, E 6.061548

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Parkplatz an der Rückseite des Hauses