Modellbildung und Simulation mechanisch-elektrischer Antriebssysteme
Lernkarteien zur Vorlesung Modellbildung und Simulation mechanisch-elektrischer Antriebssysteme an der TU Dresden, Studiengang Maschinenbau. Keine offiziellen Fragen!
Lernkarteien zur Vorlesung Modellbildung und Simulation mechanisch-elektrischer Antriebssysteme an der TU Dresden, Studiengang Maschinenbau. Keine offiziellen Fragen!
Kartei Details
| Karten | 21 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 10.08.2015 / 11.02.2020 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/modellbildung_und_simulation_mechanischelektrischer_antriebssysteme
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Welche grundsätzlichen Bedingung bei der Modellbildung gibt es?
- Das Modell sollte die Eigenschaften des Originalsystems so genau wie nötig und so grob wie möglich wiedergeben
- direkte Zusammenhänge zwischen realem System und Modell sollten an jeder Stelle erkennbar sein
- Systemparameter müssen aus technischen Unterlagen oder aber direkt am Originalsystem mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden
In welche 3 Ersatzmodelle ist die Modellbildung unterteilt?
(siehe Bild)
Welche Vorteile/Nachteile hat das Punktmassenmodell?
+ geringe Anzahl an Freihaeitsgraden
+ Abbildung der grundsätzlichen Kinematik und Kinetik
- meist auf reine Torsionsschwingung begranzt
- Eigenfrequenzabweichungen gegenüber Messwerten zu hoch (ungenau)
- keine Betrachtung zusammengesetzer Belastungen möglich
Welche Vorteile/Nachteile hat das diskretisierte Modell?
+ beliebig hohe Diskretisierung möglich
+ exakte Berechnung von Eigenfrequenzen
+ gutes Verhältnis zwischen Aufwand und Ergebnis
- Rechen- und Modellierungsaufwand steigt mit Diskretisierung
- keine Abbildung konischer Wellen möglich
Welche Vorteile/Nachteile hat das Finite-Elemente-Modell?
+ Abbildung beliebiger Geometrien
+ exakte Berechnung der Eigenfrequenzen
- Kraftanbindung schwierig
- hoher Modellierungsaufwand
- Überführung des FE-Modells in MKS schwierig
Nenne die 3 Modellstufen und die jeweilige Anzahl der Freiheitsgrade.
a) Torsionsschwinger: 1 (2) FHG
b) Starres MKS Modell: 6 FHG
c) Flexibles Modell: 6 FHG + FEM
Ergänze das Schaubild zum Potential der Mehrkörpersystem-Simulation!
(siehe Bild)
Welche Informationen lassen sich aus der MKS ableiten?
- Beurteilung des dynamischen Verhaltens eines Systems ( Eigenfr., Schwingformen, Standartlastfälle)
- Belastungsvorhersagen des dyn. Systems
- exakte Abbildung des dyn. Verhaltens
- Verlagerung, Geschwindigkeit und Beschleunigung von Antriebskomponenten und Kräfte und Momente von Wellen und Kupplungen
Nenne die zwei Arten von Berechnungsmodellen! (mit Erläuterung)
a) Analytisches Modell:
- mathem. geschlossene Lösung
- freie 2-Massen-Schwinger mit linearer Steifigkeitskopplung
- Einmassenschwinger / doppelt gefesselter Einmassenschwinger
b) Numerische Berechnungsansätze:
- Näherungsalgorithmen unter zu Hilfenahmeder Rechentechnik
- ab 4-Massen Torsionsschwinger notwendig
Beschreibe kurz den Ablauf einer Systemanalyse!
(siehe Bild)
Beschreibe kurz den Weg von einem schematischem Antriebsstrang zum Torsionsschwingungsmodell.
1. Zerlegung komplexer Gesamtstrukturen in Unterbaugruppen
2. Ermittlung der Massen und Trägheitsmomente
3. Abbildung der Elastizitäten, Modellierung der Lager durch Feder-Dämpfer-Elemente, Modellierung der Verzahnung
4. Strukturkontinuierliches System
5. Strukturkontinuierliches Modell
6. Strukturdiskretes Modell
Wechle Vorteile/Nachteile hat die messdatenbasierene Simulation
+ zusätzliche Informationen an allen modellierten Körpern
+ Bestimmung zusätzlicher Schnittlasten als Basis für weiterführende Rechnungen
- Auswertung der Messdaten auf die halbe Abtastfrequenz begrenzt (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem)
- Ursache und Wirkung sind untrennbar verbunden
- keine isolierte Betrachtung einzellner Effekte möglich
- keine Inter-oder Extrapolation von Lasten
Ergebnisse im Frequenzbereich: Zeichne das Campbell-Diagramm (mit Erläuterung). Welchen Vorteil hat das Wasserfalldiagramm gegenüber dem Campbell-Diagramm?
Schnittpunkte im Campbell-Diagramm können zu Anregungen und Resonazen des Systems führen, wenn diese im Bereich der Betriebsdrehzahl liegen
Vorteil Wasserfalldiagramm: bildet die Systemreation (Amplitude) in Abhängigkeit von Frequenz und Drehzahl ab, somit enthält es nur die tatsächlich anregbaren Schwingungen
Welche Modulationseffekte gibt es und welche negativen Einflüsse haben sie?
- Amplitudenmodulation
- Frequenzmodulation
- Amplituden-und Frequenzmodulation
- können Ursache eines breiten Frequenzspektrums sein und Eigenfrequenzen anregen
- erschweren die Findung von Anregungen auf Basis von Messdaten
Welche Strukturen in MKM gibt es?
(siehe Bild)
Wie wird die Anzahl der FHG in einem System bestimmt?
Gelenkfreiheitsgrade - Zwangsbedingungen
Warum kann es bei Wellen mit Absätzen zu zuhohen Steifigkeitswerten kommen?
Weil unbenutzes Volumen im Wellenabsatz die Steifigkeit verringert (siehe Kraftfluss), durch das Einführen von Zusatzlängen kann dieser Effekt korrigiert werden.
Welche Arten von Dämpfung gibt es?
interne Dämpfung (materialabhängig)
- Werkstoff, Material, Berührungs-und Kontaktdämpfung
externe Dämpfung (belastungsabhängig)
- Reibung in: Lagern, Aufhängungspunkt, durch Luft/ Flüssigkeit
Wie ist die Dämpfung für einen Einmassen- und einen Zweimassenschwinger definiert?
Einmassenschwinger: \(d = {2* \sqrt{c*m} *D}\)
Zweimassenschwinger: \(d = {2* \sqrt{c*m1*m2\over m1+m2} *D}\)
Eine Getriebwelle wird in ein diskretisiertes Torsionsschwingungsmodell zerlegt.
Wie sieht die sich ergebene Gleichung dafür aus? ( 2 Massen, keine Dämpfung)
(siehe Bild)
Eine Getriebewelle wird diskretisiert und in ein Torsionsschwingungsmodell mit einen zusätzlichen axialen Freiheitsgrad zerlegt. Wie sieht die sich daraus ergebende Gleichung aus? ( 2 Massen, keine Dampfung)
(siehe Bild)
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