Schwingungen mechanischer Antriebssysteme: Modellbildung, Berechnung, Analyse, Synthese
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Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Vieweg
2014
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1 EINLEITUNG 1
2 MODELLBILDUNG MECHANISCHER ANTRIEBSSYSTEME 5
2.1 EINFUEHRUNG IN DIE MODELLBILDUNG 5
2.1.1 ZIELE DER MODELLBILDUNG 5
2.1.2 TYPEN DER BERECHNUNGSMODELLE 11
2.1.3 BEISPIEL: ANTRIEB EINES MECHANISMUS 25
2.2 BEWERTUNG VON MODELLGLEICHUNGEN 27
2.2.1 REGELN ZUR VERIFIKATION VON MODELLGLEICHUNGEN 27
2.2.2 NORMIERUNG DER PARAMETER UND DER VARIABLEN 30
2.2.3 BERECHNUNGSMODELLE VON SCHUBKURBELGETRIEBEN 32
2.2.4 BEISPIELE FUER MEHRERE MODELLSTUFEN 47
2.3 INDUKTIVE MODELLBILDUNG 57
2.3.1 ALLGEMEINES 57
2.3.2 PARAMETERERREGTE SCHWINGUNGEN EINER BUCHSCHNEIDEMASCHINE . . 61
2.3.3 SELBSTERREGTE SCHWINGUNGEN EINES WICKLERS 64
2.3.4 INSTATIONAERE BEWEGUNGEN BEI KRANEN 70
2.3.5 DISKRETE SCHWINGER STATT KONTINUA (BALKEN- UND STABMODELLE)... 91
2.4 DEDUKTIVE MODELLBILDUNG 100
2.4.1 ALLGEMEINES 100
2.4.2 GRUNDFREQUENZ VON SCHLEIFSPINDELN 101
2.4.3 VON 23 ZU 5 PARAMETERN (FAHRBEWEGUNG EINES BRUECKENKRANS) . . . 106
2.4.4 VON RAEUMLICHEN ZU EINDIMENSIONALEN BALKEN- UND STABMODELLEN. 111
2.4.5 SCHWENKBEWEGUNG EINES AUSLEGERARMS 132
2.4.6 MODELLREDUKTION MIT DER MITTELUNGSMETHODE 139
2.4.7 REIBUNGSEINFLUESSE 141
2.5 ERMITTLUNG VON PARAMETERN DES GESAMTSYSTEMS 149
2.5.1 SENSITIVITAETSANALYSE 149
2.5.2 PARAMETERERMITTLUNG AUS GEMESSENEN EIGENFREQUENZEN UND
EIGENFORMEN 154
2.5.3 IDENTIFIKATION EINES SYSTEMS MIT ZWEI FREIHEITSGRADEN 158
XIII
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XIV INHALTSVERZEICHNIS
2.6 FREIHEITSGRADREDUKTION UND MODELLANPASSUNG 161
2.6.1 GRUNDLAGEN DER FREIHEITSGRADREDUKTION 161
2.6.2 STATISCHE UND DYNAMISCHE KONDENSATION (GUYAN, ROEHRLE) 163
2.6.3 REDUKTION NACH RIVIN UND DI 166
2.6.4 MODALE REDUKTION UND EIGENFORMAPPROXIMATION 168
2.6.5 VERGLEICH DER REDUKTIONSMETHODEN AN EINEM BEISPIEL 170
2.6.6 MODALE SYNTHESE 174
2.6.7 KOPPLUNG VON ZWEI SCHWINGERKETTEN 177
2.7 FREIE SCHWINGUNGEN NICHTLINEARER SCHWINGER MIT EINEM FREIHEITSGRAD .
. 183
2.7.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 183
2.7.2 BEGRUENDUNG DER FORMELN FUER FALL 5 190
3 PARAMETERWERTE VON MASCHINENELEMENTEN UND BAUGRUPPEN 195
3.1 ERREGER- UND UEBERTRAGUNGSELEMENTE VON TORSIONSSCHWINGERN 195
3.2 PARAMETERWERTE EINZELNER ELEMENTE 200
3.2.1 ZYLINDER-UND KEGELELEMENTE 200
3.2.2 ZUSATZLAENGEN UND NACHGIEBIGKEITSFAKTOREN 203
3.2.3 DREHSTEIFIGKEITEN VON KURBELWELLEN 206
3.2.4 DAEMPFUNGSWERTE VON TORSIONSSCHWINGERN 209
3.3 WAELZLAGER UND FUGEN 211
3.3.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 211
3.3.2 KUGEL-UND ROLLENLAGER 212
3.3.3 FUGEN, KONTAKTSTELLEN, GLEIT-UND WAELZFUEHRUNGEN 216
3.4 GETRIEBE, KUPPLUNGEN, MOTOREN 218
3.4.1 ZAHNRADGETRIEBE 218
3.4.2 BERECHNUNGSMODELLE FUER NACHGIEBIGE KUPPLUNGEN 222
3.4.3 ASYNCHRONMOTOR 230
3.5 DAEMPFUNGSKENNWERTE 234
4 BEISPIELE ZUR DYNAMISCHEN ANALYSE VON ANTRIEBSSYSTEMEN 241
4.1 ANLAUFVORGANG EINES ANTRIEBS MIT ASYNCHRONMOTOR 241
4.2 FAHRZEUG-ANTRIEBSSTRANG 243
4.3 KUPPLUNGEN IM ANTRIEBSSTRANG 250
4.3.1 ALLGEMEINE PROBLEMSTELLUNG 250
4.3.2 LUEFTERANTRIEB 251
4.3.3 DRUCKMASCHINE 255
4.4 UNGLEICHMAESSIG UEBERSETZENDE MECHANISMEN 258
4.4.1 SCHWINGUNGSURSACHEN 258
4.4.2 SCHWINGUNGEN AM ABTRIEBSGLIED 263
4.4.3 SCHWINGUNGEN INFOLGE ELASTISCHER ANTRIEBSGLIEDER 268
4.5 SELBSTHEMMENDE GETRIEBE 273
4.5.1 SCHWINGUNGSURSACHEN 273
INHALTSVERZEICHNIS XV
4.5.2 KEILSCHUBGETRIEBE 274
4.5.3 SCHNECKENGETRIEBE 278
4.6 SCHWINGUNGEN VON ZUGMITTELGETRIEBEN 286
4.6.1 SCHWINGUNGSURSACHEN 286
4.6.2 EIGENFREQUENZEN DES ZWEISCHEIBEN-RIEMENGETRIEBES 288
4.6.3 ERZWUNGENE UND PARAMETERERREGTE SCHWINGUNGEN 292
4.6.4 KETTENGETRIEBE 294
4.6.5 ZAHNRIEMENGETRIEBE 302
4.7 PLANETENGETRIEBE 304
4.7.1 ALLGEMEINE PROBLEMSTELLUNG 304
4.7.2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN EINES EINFACHEN BERECHNUNGSMODELLS . . . 305
4.7.3 BEISPIEL: GETRIEBE MIT DREI PLANETEN 308
4.7.4 VERGLEICH VON DREI FAELLEN UNTERSCHIEDLICHER ZAHNEINGRIFFE 310
4.8 FAHRBEWEGUNG EINES REGALBEDIENGERAETES 313
4.8.1 MODELLBILDUNG 313
4.8.2 HERLEITUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 315
4.8.3 LOESUNG DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 318
4.8.4 ZAHLENBEISPIEL 320
4.9 IRREGULAERE BELASTUNGEN 323
4.9.1 QUERSTOSS AN FUEHRUNGSBAHN 323
4.9.2 NACHLAUF NACH DEM ABSCHALTEN (UEBERLASTSICHERUNG) 327
4.9.3 GRENZWERTE EXTREMER KRAFT- UND BEWEGUNGSGROESSEN 330
4.9.4 BEISPIEL: TORSIONSSCHWINGER MIT 4 FREIHEITSGRADEN 337
5 ZUR SYNTHESE
VON ANTRIEBSSYSTEMEN 343
5.1 REGELN ZUR DYNAMISCHEN SYNTHESE 343
5.1.1 ZUR STRUKTURSYNTHESE 343
5.1.2 MODELLSTUFE *STARRKOERPERSYSTEM 349
5.1.3 MODELLSTUFE *LINEARES SCHWINGUNGSSYSTEM 354
5.1.4 MODELLSTUFE *NICHTLINEARES SCHWINGUNGSSYSTEM 357
5.2 MODALE ANREGBARKEIT 358
5.2.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 358
5.2.2 BEISPIEL: TORSIONSSCHWINGERKETTE 360
5.3 OPTIMALE AUSLEGUNG VON BAUGRUPPEN 364
5.3.1 KONTUREN VON UNWUCHTMASSEN 364
5.3.2 KOMPENSATOREN FUER UNGLEICHMAESSIG UEBERSETZENDE GETRIEBE 366
5.3.3 UEBERSETZUNGSVERHAELTNISSE BEI MINIMALEM TRAEGHEITSMOMENT .... 367
5.3.4 STABPROFILE FUER EXTREME EIGENFREQUENZEN 369
5.4 OPTIMALE BEWEGUNGSABLAEUFE 372
5.4.1 INSTATIONAERE STARRKOERPERBEWEGUNG 372
5.4.2 EIGENBEWEGUNG VON MECHANISMEN 376
5.4.3 ANLAUFEN UND BREMSEN EINES LINEAREN SCHWINGERS 379
XVI INHALTSVERZEICHNIS
5.4.4 RECHTECKSPRUENGE UND RESTSCHWINGUNGEN 388
5.4.5 STOESSE UND DEREN KOMPENSATION 394
5.4.6 RESONANZDURCHLAUF 407
5.4.7 LINEAR VERAENDERLICHE ERREGERFREQUENZ 414
5.5 ZUM ENTWURF SCHWINGUNGSARMER MECHANISMEN 417
5.5.1 GESTELLSCHWINGUNGEN UND MASSENAUSGLEICH 417
5.5.2 TORSIONSSCHWINGUNGEN UND LEISTUNGSAUSGLEICH 420
5.5.3 HS-PROFILE BEI KURVENGETRIEBEN 422
5.5.4 ERREGERSPEKTRUM MEHRGLIEDRIGER KOPPELGETRIEBE 436
5.6 OPTIMALE STUETZENABSTAENDE ANGETRIEBENER BALKEN 438
5.6.1 AUFGABENSTELLUNG 438
5.6.2 GEKOPPELTE BIEGE- UND TORSIONSSCHWINGER 439
5.6.3 BALKEN AUF MEHREREN STUETZEN 442
5.7 ANTRIEBE VON VIBRATIONSMASCHINEN 449
5.7.1 AUFGABENSTELLUNG 449
5.7.2 SCHUBKURBELGETRIEBE ALS SCHWINGUNGSERREGER 450
5.7.3 UNWUCHTERREGER UND SELBSTSYNCHRONISATION 456
5.7.4 VIBRATIONSHAMMER 467
6 TORSIONSSCHWINGUNGEN IM KFZ-ANTRIEBSTRANG 473
6.1 EINLEITUNG 473
6.2 SIMULATIONSMODELLE FUER EINZELNE KOMPONENTEN DES ANTRIEBSTRANGS ....
474
6.2.1 MODELLIERUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS 475
6.2.2 MODELLIERUNG EINES GETRIEBES 478
6.2.3 MODELLIERUNG EINES ZWEIMASSENSCHWUNGRADES 480
6.2.4 DIE KENNLINIE DER BOGENFEDER 483
6.2.5 MODELLIERUNG DER BOGENFEDER BZW. DER IN REIHE GESCHALTETEN
FEDERN 490
6.2.6 MODELLIERUNG EINER TORSIONSGEDAEMPFTEN KUPPLUNGSSCHEIBE 492
6.2.7 MODELLIERUNG EINES FLIEHKRAFTPENDELS 493
6.2.8 MODELLIERUNG EINER GELENKWELLE 496
6.2.9 MODELLIERUNG EINES PLANETENGETRIEBES 497
6.2.10 MODELLIERUNG DER RAEDER 500
6.3 FAHRMANOEVER UND BEWERTUNGSKRITERIEN 501
6.3.1 START 501
6.3.2 BESCHLEUNIGUNGSFAHRT 504
6.3.3 LASTWECHSEL 511
6.3.4 LEERLAUF 512
6.3.5 SCHUB 518
6.3.6 STOPP 520
6.3.7 ANFAHREN 521
6.3.8 GANGWECHSEL 523
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
6.4 AUSLEGUNG VON KOMPONENTEN EINES KFZ-ANTRIEBSTRANGS MIT HILFE DER
OPTIMIERUNG 525
6.4.1 PRINZIPIELLE VORGEHENSWEISE 525
6.4.2 EIN BEISPIEL DER OPTIMIERUNG EINES ZWEIMASSENSCHWUNGRADES . . 529
7 REIBUNGSERREGTE SCHWINGUNGEN 533
7.1 EINLEITUNG 533
7.2 SELBSTERREGUNG DURCH NEGATIVEN REIBWERTGRADIENT 535
7.2.1 DER KLASSISCHE REIBSCHWINGER 535
7.2.2 REIBWERTRUPFEN IN KFZ-ANTRIEBSTRAENGEN 537
7.3 KOPPLUNG AXIALER UND ROTATORISCHER FREIHEITSGRADE AN
SCHRAEGVERZAHNUNGEN 542
7.3.1 EINLEITUNG 542
7.3.2 PRINZIPIELLER SELBSTERREGUNGSMECHANISMUS 542
7.3.3 EINFLUSS DER TORSIONSSTEIFIGKEIT DER WELLE 544
7.3.4 EINFLUSS VON BEIDSEITIGEN KONTAKTEN (ANPRESSPLATTE) 546
7.3.5 EIN EINFACHES MODELL EINER DOPPELKUPPLUNG 548
7.3.6 EINFLUSS DER TORSIONSSTEIFIGKEITEN DER WELLEN 549
7.3.7 EINFLUSS BEIDSEITIGER KONTAKTE 552
7.3.8 EINFLUSS DER ABTRIEBSSEITIGEN KOPPLUNG 553
7.3.9 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 554
7.4 INSTABILITAET INFOLGE TAUMEINS DER KUPPLUNGSSCHEIBE 555
7.5 SELBSTZENTRIERUNG DER ROTIERENDEN KOMPONENTEN BEIM REIBKONTAKT ....
560
7.5.1 EINFUEHRUNG 560
7.5.2 ZENTRIERUNG EINES PINS AUF EINER SICH DREHENDEN REIBUNTERLAGE ..
561
7.5.3 ZENTRIERUNG EINER SCHEIBE AUF EINER SICH DREHENDEN REIBUNTERLAGE
564
7.5.4 AUSBLICK 568
8 VIBRATIONSFORDERUNG 569
8.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 569
8.1.1 FOERDERTECHNISCHE ASPEKTE 569
8.1.2 GRUNDGLEICHUNGEN 571
8.2 FOERDERUNG NACH DEM GLEITPRINZIP 575
8.2.1 HARMONISCHE ERREGUNG 575
8.2.2 HORIZONTALE ERREGUNG DURCH BESCHLEUNIGUNGSSPRUENGE 579
8.2.3 SCHRAEGE ERREGUNG DURCH BESCHLEUNIGUNGSSPRUENGE AUF GENEIGTER
EBENE 590
8.2.4 PERIODISCHE ERREGUNG 592
8.2.5 GESTEUERTE ERREGUNG PARALLEL UND SENKRECHT ZUR GLEITEBENE .... 594
8.2.6 ZUSAMMENFASSUNG 595
8.3 FOERDERUNG NACH DEM WURFPRINZIP 598
8.3.1 HARMONISCHE EINDIMENSIONALE ERREGUNG 598
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
8.3.2 ELLIPTISCHE BAHNKURVE 601
8.4 GLEITENDER KOERPER AUF EBENER OBERFLAECHE 602
HAEUFIG BENUTZTE FORMELZEICHEN 607
LITERATUR 611
SACHVERZEICHNIS 635
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author | Dresig, Hans 1937-2018 Fidlin, Alexander |
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Inhaltsverzeichnis
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Teilbibliothek Maschinenwesen
Signatur: |
0702 MTA 550f 2005 A 9670(3) Lageplan |
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Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |