Synthesis of linkages considering dynamic aspects

• Getriebesynthese unter Berücksichtigung dynamischer Aspekte

Villegas Ulloa, Claudio Nabil; Corves, Burkhard (Thesis advisor); Hernandez Frias, Alfonso (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Heutzutage gibt es eine ständige Nachfrage nach Getrieben, die mit höheren Geschwindigkeiten und guter Genauigkeit arbeiten, ohne ihre Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Deshalb soll solches Getriebe über ein gutes dynamisches Verhalten verfügen. Die Dynamik des Getriebes wird traditionell am Ende des Auslegungsprozesses berücksichtigt. Wird in diesem Schritt ein Problem gefunden, muss man neuberechnen, und unerwünschte Loops werden geführt. Dies ist besonders schwierig bei Koppelgetrieben, die mit hohen Geschwindigkeiten betreiben. Die nichtlineare Bewegung des Systems erzeugt periodische Kräfte, die eine Eigenfrequenzen anregen könnten. Wenn die Kräfte gering sind und die Eigenfrequenzen des Systems weit genug von den Komponenten mit hoher Amplitude entfernt sind, kann die dynamische Response gering sein. Das wird jedoch nicht normalerweise in den frühen Phasen des Auslegungsprozesses berücksichtigt. Hier werden Methoden vorgestellt, mit denen die dynamischen Aspekte in den frühen Phasen des Auslegungsprozesses von Getrieben berücksichtigt werden können. Sie werden auf Getrieben für Funktionsgeneration angewandt, nämlich vier- und sechsgliedriges Getriebe. Das Antriebsglied der Mechanismen dreht mit konstantem Tempo um, während das Abtriebsglied schwingt. Das Abtriebsglied ist mit einem Körper mit konstanter Trägheit verbunden. Es werden verschiedene Ansätze untersucht, beginnend mit einer parametrischen Studie eines viergliedrigen Getriebes. Dann werden viergliedrige Getriebe synthetisiert. Danach werden mit zwei heuristischen Methoden, nämlich dem genetischen Algorithmus und dem "Modified Non dominated Sortig Genetic Algorithm", sechsgliedrige Getriebe synthetisiert. Bei diesen Ansätzen wird die auf die Gelenke wirkende Kraft als erster Indikator für ein gutes dynamisches Verhalten betrachtet und die erste Eigenfrequenz neben anderen Variablen als Bedingungen benutzt. Die resultierenden Getriebe werden gegen einer flexiblen Mehrkörpersimulation verglichen. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen der Simulation und den resultierenden Getrieben, mit vorhersagbaren Kräften, relativ geringen Vibrationen der Glieder und geringen Abweichungen des flexiblen Abtriebsgliedes gegen einem Starr-Körper-Modell.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik [411910]