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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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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Kintop - Software zur kinematischen Analyse von Kurbelgetriebe und Rädergetriebe

KINTOP

Zur kinematischen Analyse ebener Kurbelgetriebe und Rädergetriebe wurde am IGMR 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. Sämtliche Ergebnisdaten können in Textdateien abgespeichert und weiterverarbeitet werden. 

Das Programm KINTOP zeichnet sich durch eine einfache Bedienung aus und ermöglicht dem Benutzer, in kürzester Zeit die Bewegungsgrößen eines Getriebes zu ermitteln. Es kann auf aktuellen Windows-PCs installiert werden und wird in naher Zukunft um Module zur Kraftberechung und zur Toleranzanalyse erweitert. 

Zur Verwendung von KINTOP und der Vergabe der Installationsdateien wenden Sie sich an Prof. Hüsing.

 

RePlaLink - Haptisches Feedback System

replalink

Das RePlaLink–HFS (Reconfigurable Planar Linkage – Haptic Feedback System) ist eine Eigenentwicklung am Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR). Als haptisches Feedbacksystem dient es dazu dem Anwender kinästhetische Informationen zu vermitteln und so virtuelle Systeme haptisch erfahrbar zu machen. Dazu misst das System unter anderem die Benutzerkräfte, berücksichtigt diese in einer Echtzeitsimulation des virtuellen Systems und ermöglicht so eine haptische Interaktion mit dem Nutzer. Das RePlaLink-HFS wird zur Simulation und haptischen Darstellung handbetätigter Mechanismen verwendet. Dadurch ist es möglich den Entwicklungsprozess derartiger Systeme zu verbessern und den Einsatz phyischer Prototypen zu verringern. Die teilparallele RePlaLink-Struktur stellt ein sechsgliedriges Getriebe, bestehend aus einem Fünfglied und einem zusätzlichen seriellen Glied zur Orientierung des Griffs dar, wodurch ebene Mechanismen besonders gut ausgegeben werden können.

 

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ROBKIDS

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ROBKIDS - "Entwicklung, Konstruktion, Bau und Evaluierung eines Hand-Bikes für Kinder im Rollstuhl mit spastischen Lähmungen (Rollstuhl-Hand-Bike für Kinder mit spastischen Lähmungen)"

Bewegungsstörungen führen zu gravierenden funktionellen Einschränkungen der Beweglichkeit der betroffenen Gliedmaßen und behindern somit die Ausübung selbst alltäglicher Tätigkeiten. Sind Kinder betroffen, so haben diese ihr Leben lang unter den Folgen der Behinderung zu leiden. Grade für diese Kinder ist die Möglichkeit, sich selbständig und unabhängig fortbewegen zu können, ein wesentlicher Teil ihrer Lebensqualität.

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SPARC: Ergebnisse und Anwendung

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Der neue sPC (small Passenger Car) VeHiL Prüfstand, der in dem SPARC-Projekt entwickelt wurde, hatte man im Juni 2005 vorgestellt. Mit dem Ziel, den Großteil aller Drive-by-Wire-Funktionalitäten eines Fahrzeugs testen zu können, hatte Schenck Final Assembly Products Püttlingen an der Entwicklung von Prüfständen für neue Fahrzeug-Generationen gearbeitet und hat nun ein ersten Prototyp der neuen Prüfstand-Generation bei DaimlerChrysler in Untertürkheim stehen.

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KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

Eilfschornsteinstraße 18

52062 Aachen

 

Tel.: +49 (0)241 80 95546

Fax:  +49 (0)241 80 92263

Mail: 

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