Was ist Regeln? Sollwert w(t) wird mit der Rückführung (gemessene Ausgangsgrösse) zur Regelabweichung e(t) verrechnet. Der Regler berechnet daraus die Stellgrösse u(t). So kann auf den effektiven Istwert reagiert werden.

Was ist Steuern? Sollwert w(t) wird in Stellgrösse u(t) umgerechnet. Die Strecke wird direkt mit dieser Stellgrösse betrieben. Kein Feedback (kann nicht auf Abweichungen reagieren)

PES2

VDi2221, Sowie Maschinenelemente des PES2 Unterrichtes an der ZHAW

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Diese Lernkarten decken grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der Mechatronik auf Universitätsniveau ab. Sie behandeln verschiedene Methoden der Produktentwicklung, insbesondere nach VDI 2221, sowie die Rolle von Reglern wie PID und deren Anteile. Die Karteikarten erläutern auch die Bedeutung von Lastenheft, Pflichtenheft und Anforderungslisten, sowie die Verfeinerung von Anforderungen durch Marktanalysen und Kundenbefragungen. Sie sind ideal für Studierende und Ingenieure, die ihr Verständnis der Mechatronik vertiefen und praktische Anwendungen in der Produktentwicklung erlernen möchten.

Flashcards

181

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Language

German

Category

Mechatronics

Level

University

Created / Updated

07.06.2019 / 08.01.2020

Similar cards

Pflichtenheft:

Definition: Realisierung aller Anforderungen durch den Lieferanten beschreiben lassen

Ersteller: Lieferant

Aufgabe: Definieren WIE und WOMIT Anforderungen zu realisieren sind.

Bemerkung: Pflichtenheft enthält Lastenheft mit Realisierung der Anforderungen.

Beschreiben sie die drei Anforderungstypen:

Festforderung: gekennzeichnet durch quantitative Angaben

(z.B. Getriebeübersetzung (i = 12) oder beschreibende Angaben (z.B. aussetzender Betrieb)

Festforderungen müssen erfüllt werden. Eine Überschreitung ändert den Wert des Produktes nicht. Ein fester Wert

Mindestanforderung: die jeweils zur günstigen Seite hin über- oder unter-

schritten werden dürfen (z.B. größerer Verstellbereich, kleinerer Energieverbrauch, höhere Lebensdauer). Mindestanforderungen müssen erfüllt werden. Bei Überschreitung zur günstigen Seite wird der Wert des Produktes erhöht. Mindest-/Maximalforderungen brauchen zwingend eine Messgrösse / Einheit

Wunsch: die nach Möglichkeit ohne Mehraufwand berücksichtigt

werden sollen (z.B. gutes Design, Baukastenprinzip, zentrale Bedienung). Wünsche müssen nicht erfüllt werden. Erfüllung der Wünsche erhöht den Wert des Produktes

Anforderunslieste:

Definition: Zusammenstellung aller Daten und Informationen durch den Konstrukteur für die Konstruktion von Produkten.

Ersteller: Konstrukteur

Aufgabe: Definieren von Zweck und Eigenschaften der Anforderungen.

Bemerkung: Anforderungsliste entspricht erweitertem Pflichtenheft

Lastenheft:

Definition: Anforderungen des Kunden als Liefer- und Leistungsumfang zusammenstellen.

Ersteller: Kunde

Aufgabe: Definieren WAS und WOFÜR zu lösen ist.

Bemerkung: Lastenheft enthält Anforderungen und Rand- bedingungen

Erklären sie das Pareto-Prinzip:

Erklären sie das Pareto-Prinzip:

20% der Ursache sind oft für 80% der Wirkung verantwortlich oder die letzten 20% kosten 80% des Aufwandes!

Warum ist eines Saubere Produktentwicklung wichtig:

Gesamtkosten für Produkt entstehen in erster Linie durch den Konstruktionsbereich, während dieser selbst nur wenig zur Kostenentstehung beiträgt.

Wie Lautet die Norm der Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme:

VDI 2206

Ausarbeiten (Nach VDI 2221):

Das Ausarbeiten bedeutet, alle Fertigungs- und Montageangaben in Zeichnungen und Stücklisten festzulegen mit der erforderlichen Dokumentation.

Entwerfen (Nach VDI 2221):

Das Entwerfen besteht aus dem Gestalten von Teilen, Baugruppen und Verbindungen bis zum fertigen Produkt.

Die Drei Arbeitsschritte des Konzipieren (Nach VDI 2221):

Funktionen festlegen und Funktionsstruktur aufstellen.
Physikalische Prinzipien für das Wirkprinzip festlegen.
Geometrie, Bewegungen und Stoffarten als Lösungsprinzip festlegen.

Planen (Nach VDI 2221):

Erklärt die Aufgabe durch Erfassen der Anforderungen, die in einer Anforderungsliste festgelegt werden.

Wie sind die vier Phasen der Produktentwicklung:

Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten

Vergleich der Regelverhalten:

PID Regler, D Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird differenziert
D-Anteil misst die Änderung des Fehlers und reagiert darauf (Reagiert nicht auf Regelabweichung sondern nur auf Änderungsgeschwindigkeit)
Wird nur als PD- oder PID-Regler verwendet

PID Regler, I Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird aufintegriert
I-Anteil stellt sicher, dass die Regelabweichung eliminiert wird
Reagiert langsam TN: Nachstellzeit

PID Regler, P Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird proportional verstärkt
P-Anteil ist nicht in der Lage den Fehler ganz auf 0 zu bringen (Regelabweichung)
Ein zu hoher P-Anteil kann das System schwingen lassen
Reagiert unmittelbar

Regelung mit und ohne Vorsteuerung:

Was ist Regeln mit Vorsteuerung

Was ist Regeln mit Vorsteuerung?

Zusätzlich zur Stellgrösse aus dem Regler wird aus dem Sollwert auch mit der Vorsteuerung eine Stellgrösse berechnet.
Höhere Genauigkeit ohne die Stabilität zu gefährden.

Was ist Regeln?

Sollwert w(t) wird mit der Rückführung (gemessene Ausgangsgrösse) zur Regelabweichung e(t) verrechnet.
Der Regler berechnet daraus die Stellgrösse u(t).
So kann auf den effektiven Istwert reagiert werden.

Was ist Steuern?

Sollwert w(t) wird in Stellgrösse u(t) umgerechnet.
Die Strecke wird direkt mit dieser Stellgrösse betrieben.
Kein Feedback (kann nicht auf Abweichungen reagieren)

Geben Sie die drei Passungsarten an:

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Spiel, Übermass- und Übergangspassung

Skizze von gebräuchlichen Antrieben bei Schrauben. Benennen Sie den Antrieb?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Inbus, Torx, Sechskant

Wie wird bei Reibschluss Kraft übertragen?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Nur über Reibkraft zwischen den Teilen

Was ist grosser Nachteil beim Schweissen gegenüber Kleben?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Grosse Wärmeneinbringung -> Spannungen und Verzug

Welche Gleitlagertypen kennen Sie?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Hydrostatisch, hydrodynamisch und selbstschmierend

Was ist Unterschied zwischen Welle und Achse?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Welle: rotiert und überträgt Moment 

Achse: steht, kein Moment und ist Lagerung für rotierende Teile

Geben Sie je zwei Vor- und Nachteile des Fräsens an.

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Vorteile: hohe Genauigkeit, sehr flexibel,

Nachteile: langsames Verfahren, grosser Materialaufwand.

Gilt die Festigkeit als mechanische oder physikalische Eigenschaft eines Werkstoffs?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Mechanische Eigenschaft

Welche Einteilung für Metalle kennen Sie?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Eisen- (Stahl und Guss) und Nichteisenmetalle (Leicht- und Schwermetalle)

Was ist der Unterscheid zwischen Steuern und Regeln?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Steuern ist ohne Feedback (Open Loop), Regeln ist mit Feedback des Systems (Closed Loop)

Nennen Sie zwei wichtige Punkte beim Brainstorming.

Keine Frage und Kritiken, Quantität vor Qualität, jede Idee wird aufgeschrieben...

Wer erstellt das Lastenheft? Kunde oder Lieferant?

Kunde

Was ist der Vorteil von Faserverbundwerkstoffen?

Sehr gute mechanische Eigenschaften (insbesondere sehr hohe Steifigkeit)
Sehr schwer und aufwändig zu verarbeiten (ausser Halbzeug)
Sehr leicht
Sehr teuer
Sehr schlecht rezyklierbar

Vergleich Alu-Stahl (3Punkte):

Stahl ist gegenüber Alu:

3x steifer (E-Modul Stahl = 210 GPa / Alu = 70 GPa)

3x schwerer (�� Stahl = 7.8 g/cm3 / Alu = 2.7 g/cm3)

3x billiger

Was ist der Vorteil von Kunststoffen?

Meist sehr günstiger Werkstoff
Schlechte mechanische Eigenschaften
Sehr viele Halbzeuge verfügbar (Rohre, Profile...)
Einfach zu bearbeiten
Korrosionsbeständig
Sehr verschiedene Eigenschaften
- Chemische Beständigkeit
- Mechanische Eigenschaften
- „Spezialeigenschaften“ (zB Farbe, Transparenz)
Schlecht rezyklierbar

Was ist der Vorteil von Aluminium?

Gutes Verhältnis von Gewicht zu Steifigkeit
Gute Korrosionsbeständigkeit
Viel verschiedene Halbzeuge verfügbar
Einfacher zu bearbeiten als Stahl
Optisch ansprechend (eloxierbar)
Eher teuer

Was ist der Vorteil von Stahl?

„Günstiger“ Werkstoff
Gute Verfügbarkeit
Sehr gute mechanische Eigenschaften Eher schwierig zu bearbeiten
Schlechte Korrosionsbeständigkeit
Grosse Vielfalt
- Festigkeit / Steifigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
- Sehr grosser Preis-Range
Für jedes Bedürfnis gibt es den passenden Stahl

E-Modul vs. Dichte

Was sind die Wichtigsten Auswahl Kriterien eines Werkstoffes?

Mechanische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Herstellverfahren für Bauteile

Kosten

Wie sind die Werkstoffe eingeteilt?

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Ausarbeiten (Nach VDI 2221):

Das Ausarbeiten bedeutet, alle Fertigungs- und Montageangaben in Zeichnungen und Stücklisten festzulegen mit der erforderlichen Dokumentation.

Entwerfen (Nach VDI 2221):

Das Entwerfen besteht aus dem Gestalten von Teilen, Baugruppen und Verbindungen bis zum fertigen Produkt.

Die Drei Arbeitsschritte des Konzipieren (Nach VDI 2221):

Funktionen festlegen und Funktionsstruktur aufstellen.
Physikalische Prinzipien für das Wirkprinzip festlegen.
Geometrie, Bewegungen und Stoffarten als Lösungsprinzip festlegen.

Planen (Nach VDI 2221):

Erklärt die Aufgabe durch Erfassen der Anforderungen, die in einer Anforderungsliste festgelegt werden.

Wie sind die vier Phasen der Produktentwicklung:

Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten

Vergleich der Regelverhalten:

PID Regler, D Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird differenziert
D-Anteil misst die Änderung des Fehlers und reagiert darauf (Reagiert nicht auf Regelabweichung sondern nur auf Änderungsgeschwindigkeit)
Wird nur als PD- oder PID-Regler verwendet

PID Regler, I Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird aufintegriert
I-Anteil stellt sicher, dass die Regelabweichung eliminiert wird
Reagiert langsam TN: Nachstellzeit

PID Regler, P Anteil:

Abweichung Soll - Ist wird proportional verstärkt
P-Anteil ist nicht in der Lage den Fehler ganz auf 0 zu bringen (Regelabweichung)
Ein zu hoher P-Anteil kann das System schwingen lassen
Reagiert unmittelbar

Regelung mit und ohne Vorsteuerung:

Was ist Regeln mit Vorsteuerung

Was ist Regeln mit Vorsteuerung?

Zusätzlich zur Stellgrösse aus dem Regler wird aus dem Sollwert auch mit der Vorsteuerung eine Stellgrösse berechnet.
Höhere Genauigkeit ohne die Stabilität zu gefährden.

Was ist Regeln?

Sollwert w(t) wird mit der Rückführung (gemessene Ausgangsgrösse) zur Regelabweichung e(t) verrechnet.
Der Regler berechnet daraus die Stellgrösse u(t).
So kann auf den effektiven Istwert reagiert werden.

Was ist Steuern?

Sollwert w(t) wird in Stellgrösse u(t) umgerechnet.
Die Strecke wird direkt mit dieser Stellgrösse betrieben.
Kein Feedback (kann nicht auf Abweichungen reagieren)

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