Im Vortrag geht es um die Erstellung von Berechnungsmodellen zur Simulation ebener Koppelgetriebe in SimulationX. Der Fokus liegt hierbei auf der vollparametrischen Modellsteuerung während der Getriebesynthese in SimulationX. Neben Möglichkeiten zur Steuerung und Variation der Simulationsmodelle während der Berechnung wird die Entwicklung von Berechnungsmodulen zur Individualisierung des Berechnungsprozesses vorgestellt. Möglichkeiten zur Steuerung der Simulation und Co-Simulation bei anderen Programmen ist ebenfalls Thema weiterer Ansätze zur domänenübergreifenden Gesamtsimulation von Koppelgetrieben.

Im Vortrag geht es um die Erstellung von Berechnungsmodellen zur Simulation ebener Koppelgetriebe in SimulationX. Der Fokus liegt hierbei auf der vollparametrischen Modellsteuerung während der Getriebesynthese in SimulationX. Neben Möglichkeiten zur Steuerung und Variation der Simulationsmodelle während der Berechnung wird die Entwicklung von Berechnungsmodulen zur Individualisierung des Berechnungsprozesses vorgestellt. Möglichkeiten zur Steuerung der Simulation und Co-Simulation bei anderen Programmen ist ebenfalls Thema weiterer Ansätze zur domänenübergreifenden Gesamtsimulation von Koppelgetrieben.

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.

Die Entwicklung mechanischer Antriebskonzepte für nichtlineare Bewegungsaufgaben stellt bis heute ein komplexes und domänenübergreifendes Fachgebiet des Maschinenbaus dar. Auf dem Gebiet der ebenen Koppelgetriebe gibt es dabei seit vielen Jahren Versuche, die optimale Lösung für eine Aufgabe unter Berücksichtigung kinetischer Kenngrößen zu finden. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik vor, die sowohl den klassischen Verfahren der Getriebetechnik als auch den Ansätzen der Mechanik zum Ausgleich der Massenwirkungen im Getriebe gerecht wird. Der entwickelte Ansatz des modulbasierten Analyse-Synthese-Parameter-Abgleiches (ASPA) erlaubt erstmals eine domänenübergreifende Simulation komplexer Antriebskonzepte auf Basis einer neuartigen modularen Synthesebibliothek. Diese lässt sich dank umfangreicher Dokumentation und der dargestellten Programmablaufpläne in beliebige Software implementieren. Die exemplarisch im Systemsimulator SimulationX implementierte Bibliothek ermöglicht somit unter anderem die Anwendung der klassischen Drei- und Vierlagensynthese im bewegten oder ruhenden Bezugssystem für Dreh- und Schubgelenkketten. Neben der Ausgabe gerundeter Getriebeabmessungen eröffnet der beschriebene Ansatz somit die Berücksichtigung kinetischer Kenngrößen wie den Pendelschwingungen in spielbehafteten Gelenken oder der Änderung der Trägheitskenngrößen während der Synthese. Weiterführend kann eine multikriterielle Optimierung der noch freien Syntheseparameter erfolgen. / Developing nonlinear transmitting planar coupler linkages represents a domain spanning area in mechanical engineering. In recent years many efforts have been made to determine the optimal planar linkage regarding kinetic characteristics. This thesis introduces a method linking classical synthesis procedures with mechanical approaches for a dynamically balanced mechanism. For the first time, the module based analysis-synthesis-parameter-adjustment (ASPA) allows for a domain spanning simulation of complex drive assemblies based on a novel modular synthesis library. Due to an extensive documentation and detailed program flow charts it is possible to implement the library in arbitrary software environments. The exemplarily implemented library in SimulationX allows to apply the classical three- and four-position synthesis within a steady or moving reference frame of revolute or prismatic joint chains. Further, the modules return rounded link dimensions. By applying this library according to ASPA it is now possible to account for kinetic boundaries such as pendulum oscillations of joints with joint clearance or the change of mass properties during the position synthesis. Thus, a multi-criteria optimization of the remaining free synthesis parameters can be applied.