IGMR-Getriebelexikon: interaktiver, internetbasierter Wissensspeicher

gt lexikon

Mit dem IGMR Getriebelexikon [Ni00, Ni03] wurden erste Schritte zu einem interaktiven, internetbasierten Wissensspeicher getan (Bild 1). Es basiert auf der am IGMR existierenden großen Getriebemodellsammlung , die schon frühzeitig systematisch erfasst wurde und es soll Hilfen zur Entwicklung von kinematischen Entwürfen bei die Lösung von Bewegungsaufgaben geben. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt bei der Prinzipsynthese für ungleichmäßig übersetzende Getriebe. Das Getriebelexikon umfasst daher eine Sammlung von getriebetechnischen Lösungsprinzipien sowie zahlreiche ausgeführte Anwendungsbeispiele. Durch die Realisierung auf dem Rechner bietet das Getriebelexikon im Vergleich zu Wissensspeichern in Form von Büchern und Katalogen in Papierform wesentliche Vorteile, die bei der Auslegung von ungleichmäßig übersetzenden Getrieben vorteilhaft genutzt werden können.

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Beginnend 1988 [Di88] entstand eine Reihe von fast sechzig Getriebebeschreibungen mit ausführlichem theoretischen Hintergrund und den einschlägigen Auslegungsgleichungen und -diagrammen [Di95/1]. Bisher sind etwa die Hälfte dieser Getriebebeschreibungen in das Getriebelexikon übernommen worden. Der Inhalt des Getriebelexikons setzt sich aus den Beschreibungen von getriebetechnischen Prinzipien, der Darstellung von geeigneten Getriebestrukturen und den Beschreibungen von Anwendungsbeispielen zusammen. Dabei werden den Inhalten stets die Bewegungsaufgaben zugeordnet, für deren Lösung sie geeignet sind. Ferner werden im Getriebelexikon ausgewählte Fachbegriffe erläutert, die zur Beschreibung von Bewegungsaufgaben sowie von Bewegungseinrichtungen erforderlich sind. Zur Erleichterung der Orientierung sind die vier Kapitel durch je eine Farbe gekennzeichnet (Bild 2), die als Streifen am linken Rand die Zugehörigkeit jeder Seite anzeigt. Als weiteres Gliederungskriterium innerhalb der vier Kapitel wird die alphabetische Reihenfolge der Schlagwörter verwendet, wie dies in Lexika üblich ist. Durch geeignete Bedienelemente wird dem Entwickler der Zugriff auf die Inhalte des Lexikons ermöglicht. Dabei ist neben dem Informationszugriff mit Hilfe der auf die Schlagworte bezogenen Ordnungskriterien auch die Verwendung verschiedener Suchfunktionen in dem Lexikon vorgesehen.

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Neben den vielseitigen Formen der Wissenspräsentation soll das Getriebelexikon den Benutzer gleichermaßen in der Anwendung des behandelten Wissens unterstützen. Es sollen daher Anwendungsprogramme, die für die Synthese, für die Analyse oder zur Simulation von Getrieben zur Verfügung stehen, an geeigneter Stelle an das Lexikon angebunden werden. So ist es beispielsweise zweckmäßig, bei der Beschreibung von Übertragungsfunktionen geeignete vorbereitete Arbeitsblätter eines Mathematik-Programms anzubieten (Bild 3), mit dem der Benutzer die Berechnung der Übertragungsfunktion samt ihrer Ableitungen für konkrete kinematische Abmessungen eines Getriebes durchführen kann. Ebenso ist das Anbinden von Analyse- und Syntheseprogrammen, mit deren Hilfe geeignete Auslegungsverfahren angewendet werden können, sehr hilfreich.

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Mit Hilfe einer für das Getriebelexikon entwickelten Klassifikation zur Beschreibung von Bewegungsaufgaben wurde die Basis für ein Suchformular gelegt, das in das Getriebelexikon eingebunden wurde (Bild 4). Es ist gleichermaßen zur Suche nach ausgeführten Beispielgetrieben wie auch nach getriebetechnischen Lösungsprinzipien geeignet. Durch die Auswahl zutreffender Eigenschaften bestimmt der Benutzer die Suchkriterien, mit denen eine Recherche durchgeführt werden soll. Hierbei werden die im Lexikon gespeicherten Inhalte ermittelt, die den angegebenen Suchkriterien entsprechen. Als Ergebnis wird daraufhin eine Liste dieser Inhalte ausgegeben. Damit bietet das Lexikon neben den schon beschriebenen Zugriffsmöglichkeiten durch die Standardbedienelemente, die alle wortorientiert sind, eine spezielle Möglichkeit, um Lösungsvorschläge im Hinblick auf eine gegebene Aufgabenstellung abzurufen. Das Suchformular kann entweder durch eine Schaltfläche in der Menüzeile des Hilfesystem aufgerufen werden oder durch einen Eintrag im Inhaltsverzeichnis angewählt werden. Es besteht aus Standardformularelementen der Sprache HTML und ist in die drei Bereiche Getriebestruktur, Übertragungsaufgaben und Führungsaufgaben gegliedert.

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Bei der Suche nach einem geeigneten Lösungsprinzip kann es nötig sein, eine erste Vorauslegung durchzuführen, um die Eignung einer in Frage kommenden Getriebestruktur besser beurteilen zu können. Dazu existieren zahlreiche grafische Synthese- und Analyseverfahren, die in dieser Phase der Entwicklung vorteilhaft angewendet werden können. Es zeigt sich, dass solche grafischen Konstruktionen mit Hilfe von Geometrieprogrammen auf dem Rechner durchgeführt werden können. Ein Programm, das diese Möglichkeit bietet, ist das interaktive Geometrieprogramm Cinderella. Dieses Programm erlaubt auf einfache, intuitive Weise die Erstellung geometrischer Konstruktionen auf dem Rechner. Es ist ein mausgeführtes, interaktives Geometrieprogramm, bei dem nach erfolgter Konstruktion die Basiselemente der Konstruktion mit der Maus "gegriffen" und bewegt werden können. Dabei folgt die ganze Konstruktion der Bewegung in konsistenter Weise, so dass damit auf sehr anschauliche Art und Weise das "dynamische" Verhalten der geometrischen Konstruktion erkundet werden kann [Cs01] . Außerdem können mit Hilfe des Geometrieprogrammes auch Ortskurven dargestellt werden, eine Eigenschaft, die gerade für die Anwendung in der Getriebetechnik von großer Bedeutung ist. So können im einfachsten Fall mit dieser Funktionalität die Koppelkurven von Getrieben (Bild 5) dargestellt werden, aber auch z.B. Polbahnen oder Mittelpunktskurven.

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Zur kinematischen Analyse ebener Kurbelgetriebe und Rädergetriebe wurde am Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik das Programm KINTOP entwickelt. Mit dem Programm ist es möglich, die Bewegungsgrößen (Lage, Geschwindigkeit, Beschleunigung) aller Getriebeglieder zu berechnen und Bewegungsanimationen zu erzeugen. Dabei können Bahnkurven, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsvektoren sowie Geschwindigkeitshodographen beliebiger Punkte angezeigt werden. Für einige der Getriebe, die im Getriebelexikon als Beispiele integriert sind, bestehen bereits Datensätze für die Simulation mit Hilfe des Programms KINTOP. Auf diese Weise kann die Funktion eines Getriebes besser verdeutlicht werden, und der Entwickler kann somit besser beurteilen, ob ein Getriebe für die Lösung einer bestimmten Bewegungsaufgabe geeignet ist. Bild 6 zeigt als Beispiel die Kurzbeschreibung eines Getriebes zur Führung einer Pflugschar. Hierin kann durch das Anklicken des KINTOP-Symbols das Programm mit dem zugehörigen Datensatz aufgerufen werden.

Die aktuelle Webversion des Getriebelexikons finden Sie im Bereich Dienste.

 

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Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

Eilfschornsteinstraße 18

52062 Aachen

 

Tel.: +49 (0)241 80 95546

Fax:  +49 (0)241 80 92263

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