Getriebetechnik und Kinematik

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In der Gruppe Getriebetechnik und Kinematik wird die innovative Anwendung von Methoden aus der Mechanismen- und Bewegungstechnik erforscht. Dies umfasst Forschungsprojekte zur Nutzung neuer Technologien bei der Auslegung mechatronischer Bewegungssysteme, zur detaillierten kinematischen Analyse von neuen Strukturen und zur Anwendung von Getrieben unter neuen Anforderungen.

Dabei werden sowohl interdisziplinäre Grundlagenprojekte, als auch Forschungsprojekte mit Industriepartnern durchgeführt.

 


Entwicklungsprozess für Bewegungseinrichtungen

Entwicklung Bewegungseinrichtung

Der typische Entwicklungsprozess eines Getriebes beginnt mit der Struktursynthese. Anschließend wird der Mechanismus in der Maßsynthese ausgelegt und iterativ hinsichtlich der Kinetostatik und Dynamik dimensioniert. Nach der Auswahl der Antriebe, kann die Prototypenfertigung folgen. Durch dieses systematische Vorgehen können auch neue, spezialisierte Lösungen gefunden werden, die bei einem heuristischen Vorgehen verborgen blieben. Insbesondere bei völlig neuen Anwendungen mit komplexen Anforderungen, ist dieses Vorgehen unerlässlich.

 


Struktursynthese und Strukturauswahl

Struktursynthese

Bei der Struktursynthese geht es um die systematische Entwicklung von kinematischen Ketten, die prinzipiell zur Lösung der gegebenen Bewegungsaufgabe geeignet sind. Insbesondere in wenig erforschten Anwendungsfeldern ist es sinnvoll, alle möglichen Lösungen zu untersuchen. Aus der Anwendung ergeben sich Anforderungen und Bewertungskriterien anhand derer schließlich die besten Strukturen ausgewählt werden können. Dazu gehören die Einteilung in Führungs- oder Übertragungsgetriebe, der Freiheitsgrad, die Anzahl der Glieder und Gelenke und andere Merkmale.

 


Maßsynthese von Getrieben

Masssynthese

Die Maßsynthese ist eine klassische Aufgabe der Getriebetechnik und es existieren eine Vielzahl analytischer und numerischer Verfahren. Durch Optimierungsverfahren, kombinierte Verfahren, interaktive Software und aufgabenspezifische Softwareprogramme lassen sich die Möglichkeiten der Methoden ausreizen und optimale Lösungen finden. Zusätzlich werden am IGMR die Auslegung des Antriebssystems, die Aufgabenplanung oder die Steifigkeitsmodellierung in die Synthese mit einbezogen, um eine ganzheitliche Lösung zu finden.

 


Getriebeanalyse, Optimierung und Toleranzmanagement

Häufig werden bestehende Getriebelösungen nicht modifiziert, auch wenn sich die Randbedingungen oder umliegenden Bauteile verändern. Dabei bietet die Getriebeanalyse die Möglichkeit weiteres Optimierungspotential aufzudecken. Bei steigenden Anforderungen kann auch die Analyse des Toleranzmanagements oder die Verwendung eines neuen Antriebskonzepts zielführend sein.

 


Projekte im Bereich Getriebetechnik und Kinematik

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Cabrioletverdecke

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Das Automobil dient nicht mehr ausschließlich dem Transport oder der Fortbewegung, sondern wird mittlerweile mit den Begriffen Romantik, Sportlichkeit, Fahrvergnügen und Prestige verknüpft. Diese werden vor allem mit den Cabrioletfahrzeugen in Verbindung gebracht. Der Trend zu Cabriolets ist in den europäischen Märkten und in den USA ungebrochen und bei vielen Menschen lässt der Anblick eines schönen Cabriolets das Herz schneller schlagen. Insbesondere hochwertige Cabriolets wie die neue SL-Klasse von Daimler-Chrysler und Lexus von Toyota erfreuen sich mit steigender Beliebtheit. Alle renommierten Automobilhersteller stellen sich den Marktanforderungen und bieten eine Vielfalt von Cabriomodellen verschiedenster Klassen und Ausführungen an (Bild 1).

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e-Kinematix

Scrnshot 3Lagensynthese

e-Kinematix ist ein DfG gefördertes Projekt, an dem das Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik, das Fachinfomationszentrum Karlsruhe und das FG Konstruktionstechnik der TU Ilmenau beteiligt sind. 

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E²F - Entwurf und Entwicklung von wandelbaren Faltwerken

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Ein zentraler Vorteil des Konstruktionsprinzips Faltung liegt darin, dass es zwei fundamentale technische Funktionalitäten in sich vereint, nämlich diejenige der Wandelbarkeit und die der Induktion statisch nutzbarer Steifigkeit. Durch Einbringen von Falten lassen sich aus ebenen Platten mit dünnem Querschnitt hochbeanspruchbare Strukturen herstellen, die bei entsprechender konstruktiver Ausbildung der Faltkanten zudem wandelbar sein können. Es wird zwischen starren Faltungen als Strukturformprinzip für selbsttragende Leichtbaukonstruktionen und wandelbaren Faltungen als Konstruktionsprinzip für bewegliche Strukturen unterschieden. Beide Eigenschaften – Verstärkung und Wandelbarkeit – prädestinieren Faltstrukturen für Anwendungen in Architektur und Ingenieurwesen.

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Hohlglasformgebung

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Wegen der zumeist ungleichförmigen Bewegungen der aktiven Bewegungseinrichtungen in Hohlglasverarbeitungsmaschinen zusammen mit dem nichtlinearen Verhalten der eingesetzten Antriebe treten dort zeitlich veränderliche Massenkräfte und -momente auf, die zu unerwünschten Belastungen und Schwingungen führen können. Um dem durch geeignete Problemlösungen entgegenwirken zu können, muss das Verhalten des Gesamtsystem möglichst gut nachgebildet werden. Die dazu erforderliche Modellbildung muss neben dem dynamischen Verhalten der Antriebe auch das dynamische Verhalten der ungleichförmig übersetzenden Mechanismen sowie der rückwirkenden Prozesse berücksichtigen.

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