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.

Der Vortrag zeigt dem Anwender CAD basierter Mehrkörpersimulationssoftware, wie dieser durch zwei einfache dynamische Simulationen das reduzierte Massenträgheitsmoment eines ungleichmäßig übersetzenden Getriebes ermitteln kann. Hierbei wird zunächst das Antriebsmoment unter konstanter Antriebsgeschwindigkeit und konstanter Antriebsbeschleunigung ermittelt, aufbereitet und anschließend in die Bewegungsgleichung der starren Maschine eingesetzt. Der Verlauf des reduzierten Massenträgheitsmoments wird für weiterführende Berechnungen (z.B. elektromotorische Antriebsauslegung oder Torque Feedback Simulationen) als Furier-Reihe zur Verfügung gestellt.

Thesis--Universität Dresden, 2008. / Includes bibliographical references.

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2002.

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2005.

Downsizing gears towards nanoscale has opened the possibility to realize nanoscale mechanical machines, which is of great interest in the area of nanorobotics and devices immune to radiation. In this area, there are several crucial issues, such as how to trigger single gear rotation, the ability for interlocked rotation of many gears, and frictional properties during gear rotation on the surface. Here, we are aiming at addressing these three fundamental questions. First, we propose the rotational version of the Anderson-Holstein model within the nonequilibrium Green's function formalism as a possible phenomenological description of single gear rotation by switching between two potential energy surfaces of the highest occupied molecular orbital and lowest unoccupied molecular orbital. Secondly, we exploit the nearly rigid-body approximation for extracting the collective rotational variables of given molecule gears. The analysis of the probability distribution in thermal equilibrium for those variables between two coupled molecular gears has been studied with classical molecular dynamics simulations. This allows us to estimate the interaction potential profile between gears, which is strongly depending on the gear separation distance. Furthermore, we propose a method called locking coefficient diagram to characterize the ability of gear collective rotations under external torque. In comparison, a similar analysis for the case of solid-state gears is also studied, which shows a very robust mechanical transmission behavior. Hence, we have designed a two-digit mechanical pascaline based on these gears, which are feasible for carrying out simple calculations. Finally, the rotational friction for solid-state gears on top of a surface is also studied within classical molecular dynamics simulation. We find a regime of viscous dissipation, which is purely arising from the van-der-Waals interactions. Furthermore, the friction is closely related to the available degrees of freedom in the substrate. By analyzing the velocity distribution for the atoms in the substrate, we find that the rotational dissipation mechanism is largely related to surface phonon excitations. We expect that the results of this thesis will provide some insight for future studies in the area of nanoscale mechanical machines.

Der Begriff der Maßsynthese bezieht sich auf die Anwendung bestimmter geometrischer Verfahren zur Maßbestimmung ebener Koppelgetriebe und ist im klassischen Maschinenbau ein Baustein bei der Entwicklung von Antriebssystemen zur Erzeugung nichtlinearer Bewegungen. Eben jener Entwicklungsprozess ist jedoch durch ein streng hierarchisches Vorgehen geprägt. So erfolgt nach der Maßbestimmung die Dimensionierung des Mechanismus und anschließend dessen kinetische Betrachtung. Bisherige Arbeiten auf dem Gebiet der Mechanismendynamik, -synthese und -optimierung behandeln die einzelnen Schritte losgelöst voneinander. Gelenkabstände und Gliedwinkel ebener Koppelgetriebe werden, beispielsweise bei einem dynamischen Ausgleich, als unveränderlich betrachtet. Auf der anderen Seite gibt es keine praktischen Ansätze zur kinetischen Beurteilung der Lösungen während der Maßsynthese, was vor allem auf die zum Zeitpunkt der Synthese unbekannten Masseparameter zurückzuführen ist. Ziel der Untersuchungen und Gegenstand des Vortrages ist ein neuer Ansatz, welcher auf Basis eines modularen Synthesekonzeptes innerhalb eines Systemsimulators die Betrachtung kinetischer Kenngrößen, wie Gelenkkräfte, Energiebilanz, Gelenkspiel oder FFT während der Synthese ermöglicht. Dieser kontinuierliche Analyse-Synthese-Parameter-Abgleich (ASPA) ermöglicht die Optimierung des Mechanismus während der Synthese unter Berücksichtigung kinetischer Kenngrößen. Neben der Vorstellung des modularen Synthesekonzeptes werden Möglichkeiten zur Beschreibung der Masseparameter während der Synthese und Wege zur Optimierung der freien Parameter dargestellt.

Gegenstand dieser Arbeit ist der Nachweis der allgemeinen Anwendbarkeit der Umsetzung optimaler und taktratenabhängiger Bewegungen. Dafür werden vorhandenen Methoden der Professsur am Beispielprozess des Applizierens von Etiketten untersucht. Eine wesentliche Besonderheit dieses Prozesses ist die an der Wirkpaarung entstehende Reaktionskraft und die Rückwirkung auf die Antriebe. Durch Verwendung eines Modells werden die Reaktionskräfte in Reaktionsmomente umgerechnet und anschließend in die Vorsteuerung des Regelkreises eingelesen. Im Anschluss wird die Modellgüte abgeleitet. Unter Nutzung vorhandener Algorithmen werden optimale Bewegungen für verschiedene Taktraten erstellt und in Antriebsgrößen umgerechnet. Diese bilden die Grundlage für eine Kennfelderstellung mittels linearer Interpolation durch die Steuerung. Innerhalb dieses Kennfeldes kann ohne Umschaltprozeduren eine beliebige Taktrate eingestellt werden. Durch diese Kombination aus optimaler Bewegungsvorgabe und linearer Interpolation zu einem Kennfeld können enge Qualitätskriterien des Prozesses über einen festgelegten Taktratenbereich eingehalten werden. Unter Variation der Anzahl der Bewegungsvorgaben zur Kennfelderstellung werden Messungen durchgeführt, die den Erfolg bestätigen.

Mit dem Wälzschälen hat in den vergangenen Jahren ein viel versprechendes Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen Einzug in die Produktionstechnik gehalten. Die Technologie ist nach derzeitigem Stand der Technik gekennzeichnet durch Mehrschnittstrategien mit mehreren radialen Zustellungen bis zur vollen Ausformung der Verzahnung. Dabei werden in der Regel alle Achs- Einstellungen wie Achskreuzwinkel und Spanflächenversatz aus dem finalen Schnitt abgeleitet, welcher Auslegungsgrundlage für Werkzeug und Technologie darstellt. Dadurch herrschen in den vorgelagerten Schnitten keine optimalen Bedingungen, insbesondere im Hinblick auf die sich einstellenden effektiven Freiwinkel. In der vorliegenden Arbeit werden Ansätze zur verbesserten Auslegung von Mehrschnittstrategien beim Wälzschälen vorgestellt. Die Untersuchungen werden anhand eines mathematisches Prozessmodells und mit Hilfe experimenteller Versuchsreihen durchgeführt. Im Rahmen einer Prozessanalyse werden theoretische und praktische Ergebnisse miteinander korreliert sowie systematische Zusammenhänge zwischen technologischen Stellgrößen und Prozesseigenschaften aufgezeigt. Darauf aufbauend werden Richtlinien zur Auslegung von Mehrschnittstrategien vorgestellt. Dabei wird durch Individualisierung der technologischen Einstellparameter eine Erhöhung des Werkzeugstandwegs bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungszeit hergeleitet und stichprobenartig experimentell nachgewiesen.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 3 Konkretisierung der Aufgabenstellung 4 Entwicklung des Berechnungsmodells 5 Experimentelle Untersuchungen 6 Prozessanalyse 7 Auslegung von Mehrschnittstrategien

In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsmodell entwickelt und validiert, welches die Hartfeinbearbeitung von Zahnrädern durch kontinuierliches Wälzschleifen abbildet. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der in fehlerbehafteten Prozessen erzeugten Flankentopografie und deren Bewertung hinsichtlich periodischer Strukturierung und des daraus resultierenden Einflusses auf den Drehfehler. Bei der Betrachtung verschiedener Prozessabweichungen zeigt sich eine starke Abhängigkeit der erzeugten Flankentopografien von verschiedenen Prozessparametern. Die simulativ erzeugten Flanken werden bezüglich periodischer Anteile der Strukturierung mit neuen Methoden analysiert und unter Berücksichtigung aller Zähne in einer Drehfehlersimulation hinsichtlich des Einflusses auf den Drehfehler bewertet. Zur Validierung des Simulationsmodells wird die Fertigung mit gezielter Schwingungsüberlagerung genutzt und Vergleiche sowohl bezüglich der erzeugten Flankentopografie als auch des Drehfehlers gezogen.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick / In this thesis a simulation model representing the hard fine machining of gears by continuous gear grinding is developed and validated. Special emphasis is put on the flank topography generated in faulty processes and its evaluation with respect to periodic structuring and the resulting influence on the transmission error in gear mesh. When considering different process deviations, a strong dependence of the generated flank topographies on different process parameters becomes apparent. The simulated flanks are analysed with new methods regarding periodic parts of the structuring and are evaluated in a gear mesh simulation regarding the influence on the transmission error, taking all teeth into account. For the validation of the simulation model, the manufacturing with targeted vibration superposition is used and comparisons are made with regard to the generated flank topography as well as the transmission error.:1 Einleitung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 3 Ziel und Struktur der Arbeit 4 Analyse von periodisch strukturierten Zahnflankentopografien 5 Simulationsmodell 6 Simulationsergebnisse 7 Validierung anhand von Versuchen 8 Zusammenfassung und Ausblick