Integrative Modellierung von Gestalt und dynamischem Verhalten beim Entwurf mechatronischer Systeme:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
2003
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| adam_text | Titel: Integrative Modellierung von Gestalt und dynamischem Verhalten beim Entwurf mechatronischer Systeme
Autor: Wittler, Gerd
Jahr: 2003
Gliederung
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung und Zielsetzung 2
1.2 Aufbau der Arbeit 3
2 Entwicklungsmethodik mechatronischer Systeme....................................... 5
2.1 Mechatronische Systeme 5
2.2 Produktentwicklungsprozeß 7
2.3 Gestaltorientierter Entwicklungs- und Konstmktionsprozeß 8
2.4 Funktionsorientierter Entwicklungsprozeß mechatronischer Systeme 10
2.4.1 Phasenmodell 10
2.4.2 Kreislaufmodell 14
2.5 Objekte im Entwurfsprozeß 15
2.5.1 Prozesse 17
2.5.2 Modelle 20
2.6 Werkzeuge im Entwurfsprozeß 23
2.6.1 Stand der Technik 23
2.6.2 Verwendete Werkzeuge (CAMeL, I-DEAS, Maple) 25
3 Reduzierung topologischer MKS- aus 3D-CAD-ModeHen mit Lösungselementobjekten-.-.. 29
3.1 Problemstellung und Zielsetzung 29
3.2 Stand der Technik 32
3.2.1 Integrierte CAD/CAE-Systeme 32
3.2.2 Eigenständige CAE-Systeme 37
3.3 Spezifikation mechanischer Lösungselementobjekte 38
3.3.1 Bauteilobjekte 40
3.3.2 Verknüpfungsobjekte 45
3.3.3 Baugruppenobjekte 46
3.4 Implementierung 47
3.4.1 Bauteil-, Verknüpfungs- und Baugruppenobjekte 47
3.4.2 Schnittstelle I-DBAS-CAMeL 49
3.4.3 Sichten auf die Lösungselementobjekte 51
4 Ableitung symbolischer Zustandsraummoddle aus tonalogischen MKS-Moddlen......_._._..53
4.1 Problemstellung und Zielsetzung 53
4.2 Mehrkörpersysteme und Mehrkörpersystemformalismen 56
4.3 Allgemeiner Lagrange-Formalismus 57
4.4 Lagrange-Formalismus für hybride Mehrkörpersysteme 59
4.4.1 Sortierung der Koppelbedingungen 59
4.4.2 Ableitung der Kinematik 61
4.4.3 Ableitung der Bewegungsgleichungen 72
4.4.4 Ableitung der Zustandsdarstellung 74
4.5 Implementierung 76
4.5.1 Entwicklungsumgebung CAMeL 77
4.5.2 Formelmanipulationssystem Maple 77
4.6 Hinweise zur Anwendung des Formalismus 80
4.6.1 Vereinfachung der symbolischen Systemgleichungen 80
4.6.2 Interaktive Manipulation der symbolischen Systemgleichungen 84
4.6.3 Behandlung geschlossener Schleifen 85
4.6.4 Mechanische Lösungselementobjekte und starre Bindungen 86
4.6.5 Rekursiver Ableitungsformalismus 87
4.6.6 Auswirkung des rekursiven Ableitungsformalismus 89
4.6.7 Validierung des Ableitungsformalismus 91
5 Anwcndiragsbeispid ....92
5.1 Lösungselementobjekte der Werkzeugmaschine 93
5.1.1 Modellbildungsprozeß des Zahnriementriebes 93
5.1.2 Modellbildungsprozeß der Spindel 104
5.1.3 Weitere Lösungselementobjekte 107
5.2 Entwurfsprozeß der Werkzeugmaschine 113
5.2.1 Modellbildungsprozeß mit Lösungselementobjekten 113
5.2.2 Reduzierungsprozeß 114
5.2.3 Ableitungsprozeß 116
5.2.4 Parameter-und Reglerauslegungsprozeß 118
5.2.5 Analyseprozeß 125
5.2.6 Entscheidungsprozeß 126
6 Zusammenfassung und Ausblick.... 127
7 Anhang.....13O
7.1 MKS-Modellbeschreibung in Maple 130
7.1.1 Physikalisch-topologische Modellbeschreibung 130
7.1.2 Mechanische Bewegungsgleichungen 137
7.1.3 Nichtlineare Zustandsdarstellung 138
7.2 Systemparameter der Werkzeugmaschine 140
8 Literaturverzcichis .141
9 Web-Links.„.149
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