Der Beitrag stellt zunächst kurz die geometrischen Grundlagen der klassischen Genaulagen- Synthese von Koppelgetrieben vor und erläutert diese anschaulich für Zuhörer ohne spezielle getriebetechnische Vorkenntnisse. Dies mündet ein in die Definition und mathematische Formulierung der in der Getriebe-Software GENESYS zugrunde gelegten allgemeinen Bemessungsbausteine ,,Drei-Glieder-Gruppe“ und ,,Zweischlag mit Relativwinkel“. Dazu werden das typische Lösungsspektrum und die Lösungsvielfalt für jeweils drei, vier und fünf Lagenzuordnungen benannt, ohne jedoch näher auf mathematische Details der jeweiligen Lösungsbestimmung einzugehen. Den Kern des Beitrages bildet die anschließende Vorstellung des Konzeptes ,,Bearbeitungsstrategie“ als Ansatz für die jeweils aufgabenspezifische individuelle Entwicklung von Bearbeitungsabläufen, in denen die allgemeinen Bemessungsbausteine mit jeweils geeigneter Anpassung ihrer Eingabe- und Variationsdaten in eine Abfolge sonstiger Bearbeitungsschritte, z. B. freie Variation von Vorgaben sowie vor- und nachbereitende Analyseschritte, eingebettet werden. Abschließend wird an praktischen Beispielen demonstriert, wie dieses Konzept in GENESYS software-technisch unterstützt wird und effektiv eingesetzt werden kann.

Erzeugung sechsgliedriger Mechanismen auf Basis der Stephenson-Kette Analyse und Optimierung der Strukturen mit Hilfe von Sensitivitässtudien

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Chemnitz.

Dem Konstrukteur und Entwickler stehen heute umfangreiche Hilfsmittel zur Lösung von antriebstechnischen Aufgabenstellungen zur Verfügung. Neben zahlreichen MKS-Systemen die zur Auslegung von Antriebslösungen zur Verfügung stehen, eignen sich in den frühen Entwurfsphasen der Mechanismensynthese und –analyse kommerzielle Computeralgebrasysteme wie Mathcad. Um dieses allgemeine Berechnungsprogramm an die eigenen Bedürfnisse anzupassen, kann auf ein so genanntes Elektronisches Handbuch (E-Book) zurückgegriffen werden. Die Erzeugung und Funktionsweise eines solchen E-Books werden in den ersten Kapiteln schrittweise präsentiert. Der Beitrag zeigt im Weiteren, welche Auslegungs- und Berechnungsschritte mit Hilfe einer für Mathcad implementierten und modular aufgebauten Toolbox „MATHTOOL“ sehr effizient bearbeitet werden können. Unter dem Blickwinkel, dass heutige Mechanismen neben einem optimalen kinematischen Aufbau auch ein oder mehrere Aktuatoren besitzen können, sind in dieser Toolbox unterschiedlichste Bausteine für die Synthese, kinematische und kinetostatische Analyse bis hin zur Gestaltung von Antriebsfunktionen zusammengefasst. Die praktische Nutzung des E-Books wird durch eine erweiterbare Beispielsammlung unterstützt. Aufbauend auf den bekannten „Drag & Drop“-Systemfunktionalitäten können die Datenblätter dieser Bibliothek direkt als Vorlage für eigene Projekte dienen und in ein neues Arbeitsblatt mit veränderlichen Eingabeparametern und Modulen übernommen werden. Die Anwendung des E-Books in Lehre und Forschung wird anhand unterschiedlicher Beispiele gezeigt.

Erzeugung sechsgliedriger Mechanismen auf Basis der Stephenson-Kette Analyse und Optimierung der Strukturen mit Hilfe von Sensitivitässtudien

Dieser Beitrag zeigt, dass sich neue Möglichkeiten und Entwicklungsfelder beim Einsatz der domänenübergreifenden Simulationsumgebung SimulationX in der Getriebesynthese ergeben. Der Ansatz, jegliche nichtlineare Bewegungsaufgaben mathematisch in Form von Unterstützungsmodulen in einer Programmoberfläche zu komplexen Modellen zu verbinden, ermöglicht nun auch die Umsetzung einer ganzheitlichen Getriebesynthese mit einem kontinuierlichen Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA). Der Anwender kann somit in nur einer Programmoberfläche sowohl Mechanismen-Synthese als auch -Analyse durchführen und beispielsweise durch entsprechende Optimierung den getriebedynamisch günstigsten Mechanismus ermitteln. / This report shows that new opportunities and areas of development arise from using the domain spanning system simulation software SimulationX for the analysis and synthesis of nonlinear mechanisms. The idea to mathematically combine arbitrary motion demands to complex models in the form of support modules within a unique program interface now allows for a holistic mechanism synthesis with a continuous analysis-synthesis-parameter-adjustment (ASPA). Hence, the user may perform both mechanism analysis and synthesis employing one single program interface (e.g. to identify the ideal mechanism in terms of dynamics during an optimization process).

Die Entwicklung ebener Koppelgetriebe als nichtlinear übersetzende Antriebe in Verarbeitungsmaschinen stellt bis heute ein domänenübergreifendes Fachgebiet des Maschinenbaus dar. Auf der einen Seite gilt es, die Koppelgetriebe möglichst effizient in einer sich stetig wandelnden Softwarelandschaft zu synthetisieren (geometrische Maßfindung der Getriebeglieder) und auf der anderen Seite steigen die mechanischen Anforderungen. Aus diesem Grund besteht der Wunsch nach einer Vereinigung von Synthese und Analyse (kinematisch sowie kinetisch) in möglichst einer Programmumgebung. Basierend auf dem zum 18. ITI Symposium im Jahr 2015 vorgestellten modulbasierten Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA) ist in den vergangenen Jahren eine umfangreiche Bibliothek zur modulbasierten Synthese ebener Koppelgetriebe in SimulationX entstanden. Der Beitrag zeigt am Beispiel eines 14-gliedrigen Pressenantriebes, welche neuen Möglichkeiten im Kontext von ASPA innerhalb von SimulationX durch diese Bibliothek entstanden sind. Basierend auf vorausgegangenen Arbeiten wurde erstmals die Möglichkeit der Synthese des Getriebes mittels Maßsynthese bei einer gleichzeitigen Beeinflussung der Gelenkkräfte und Bewegungsverläufe nachgewiesen. Dabei kam der Variantenassistent in SimulationX für die Ermittlung der Parametersensitivitäten zum Einsatz. Das Einbinden von parametrisierten Trägheitskenngrößen auf Basis vereinfachter Volumenkörper ermöglichte hierbei die Berücksichtigung der Bauteilmassen während der Synthese. Die Möglichkeit der gleichzeitigen Beurteilung kinematischer und kinetischer Kenngrößen während der Synthese ist an dieser Stelle ein besonderes Merkmal des Konzeptes ASPA. / Developing nonlinear transmitting planar coupler linkages represents a domain enclosing field in mechanical engineering. On the one hand, there is a demand for an efficient layer synthesis (geometrical sizing of the links) and on the other hand, it is necessary to adapt to a constantly changing software environment. Thus, it is desired to crosslink the kinematical and kinetical synthesis and analysis of linkages within one software environment. Based on a paper about the Analysis-Synthesis-Parameter-Adjustment (ASPA), published at the 18th ITI Symposium in 2015, an extensive synthesis library has been developed in SimulationX. By the example of a 14 bar deep drawing press this paper reveals new opportunities that arise from the application of ASPA on the basis of the new library in SimulationX. Compared to prior papers on this particular press this paper, for the first time, presents a complete layer synthesis of this linkage regarding kinetic boundary conditions. In order to meet conditions, such as motion demands and joint forces, parameter sensitivities have been determined by applying the variants-wizard in SimulationX. Using parameterized mass properties on the basis of simplified solids has allowed the specification of link masses during the synthesis. The opportunity of simultaneously taking kinematic and kinetic characteristics during the layer synthesis into account defines the concept of ASPA.

Im Rahmen eines Kurzvortrages wurden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Prinzip von Modelica und SimulationX erläutert. Der Fokus liegt hierbei auf der Einführung in die Systemsimulation mit Funktionalität von Modelica. Die genutzte Software SimulationX wird in ihren Grundzügen vorgestellt und es sind Vorgehensempfehlungen zur Modellbildung innerhalb solcher Programmumgebungen enthalten. Durch die Modularität des Programms ergeben sich für den Anwender neue Möglichkeiten in der Simulation komplexer Mechanismen. Durch eine gezielte Verknüpfung von Analyse- und Synthesemodulen mit Optimierungsalgorithmen, kann so ein intelligentes Berechnungssystem geschaffen werden. Dies ermöglicht methodisch neue Auslegungsstrategien ebener Koppelgetriebe mit dynamischen Anforderungen.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit dem Einsatz von Motion-Skeletten bei der kinematischen Analyse von zwei- und dreidimensionalen Getriebestrukturen. Im ersten Teil werden verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, welche Pro/ENGINEER für die Mechanismus-Analyse bietet und bezüglich ihrer Eignung für kinematische Strukturen verglichen. Am Beispiel einer exzentrischen Schubkurbel wird anschließend der Aufbau und die Funktionsweise eines Motion-Skelettes erklärt. Neben der reinen kinematischen Analyse einer solchen Struktur wird auch der Einsatz von BMX zur Optimierung von Koppelgetrieben gezeigt.

Im Maschinen- und Fahrzeugbau wird die erfolgreiche Auslegung komplexer Antriebssysteme zunehmend durch leistungsfähige Simulationstechniken unterstützt. Das dynamische Zusammenspiel von verschiedenartig aufgebauten und miteinander vernetzten Teilsystemen aus unterschiedlichen physikalischen Domänen kann ausschließlich durch eine ganzheitliche Systembetrachtung untersucht und optimiert werden. Hierbei stehen besonders die Funktion, Effizienz und Prozesssicherheit in der Produktherstellung im Vordergrund. Dieser Beitrag beinhaltet die Entwicklung von Bibliothekselementen zur effektiven Simulation von Band- und Koppelgetrieben innerhalb einer Simulationsumgebung. Mit einem speziell für ebene Mechanismen erarbeiteten seriellen Schnittstellenkonzept lassen sich innerhalb kurzer Zeit beliebige Getriebestrukturen frei zu einem vollständigen Antriebssystem aufbauen. Mit den neu geschaffenen Elementen können neben den allgemein bekannten Getriebeaufbauten auch Bandgetriebe modelliert werden, bei denen ein Zugmittel über Unrundscheiben, lose und feste Rollen, durch eine Abzugsdüse oder sogar über Glieder von Koppelgetrieben geführt wird. Zudem wird ein praktikables Verfahren zur Maßsynthese von Ausgleichsmechanismen mit Feder-Bandgetrieben vorgestellt sowie ein vollständiges Bewertungskriterium, das eine sichere Aussage über die physikalische Existenz einer berechneten Bandkurvenscheibenkontur hinsichtlich Stetigkeit und Konvexität zulässt. Abschließend wird anhand von Beispielen die Leistungsfähigkeit der neuen Elemente im Kontext der Gesamtsimulation demonstriert. / This paper shows the development of library elements for effective simulation of planar band mechanism and linkage gears. A specially design concept for planar mechanisms interface is able to save modelling time to build up multiple transmission structures for a complete drive system. Only by a few steps band transmissions can be modeled in which a band winded on cam discs as well as loose and fixed pulleys, eyelets of textile machines or even guided by a couple point of a linkage gear.