Lehrstuhl für Mechatronik in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (MEC)

Maschinendynamik

Motivation

Es werden die Grundlagen der dynamischen Modellbildung und Analyse von komplexen mechanischen Strukturen und Systemen vermittelt. Zentrale Rolle in der Vorlesung spielen die Euler-Lagrange und Newton-Euler  Gleichungen.   Auf  der  Basis  wird  das  grundlegende  Modell diskreter Mehrkörpersysteme hergeleitet und analysiert.  Studierende erhalten fundiertes Grundwissen um das dynamische Verhalten von verschiedenen  Klassen  von  mechanischen  Mehrkörpersystemen  zu beschreiben und analysieren.  In den begleitenden Übungen werden sie befähigt auf dieser Basis rechnergestützte Modellbildung (mit Hilfe von Maple und Matlab/SimMechanics) auf konkrete Aufgabenstellungen in der Robotik und Fahrzeugtechnik anzuwenden.

Vorlesungsinhalte

Starrkörperkinematik: Koordinatentransformation; Kinematiktransformation; Virtuelle Verschiebungen.

Grundlagen der Mechanik: Kraft und virtuelle Arbeit; Axiome der Mechanik; Impuls und Drallsatz.

Starrkörperkinetik: Masse,  Trägheitstensor;  Kinetische Energie, Impuls und Drall; Bewegungsgleichungen.

Mehrkörpersysteme: Minimalkoordinaten, Freiheitsgrade, Zwangsbedingungen;  Projizierte  Impuls-  und  Drallsätze;  Euler-Lagrange Gleichungen   (1/ 2er Art); Bewegungsgleichung; Linearisierung; Mehrkörpersystemklassen (MK, MGK, MDK, MDGK, MDNGK).

Einfache Beispiele: Pendelsysteme; Koppelschwinger. Einfache Schwinger: Lösungsansätze;  Zustandsraumdarstellung; Freie u. erzwungene Schwingungen; Resonanz.

Schwingersysteme: Lösungsansätze; MK-Systeme (Freie u.  erzwungene  Schwingungen);  Resonanz,  Scheinresonanz,  Tilgung. MDK Systeme (proportionale Dämpfung, schwachgedämpft).

Stabilitätsanalyse: Konzept u.  Definitionen; Stabilitätskriterien.

Anwendungen: Quadcopter,  Roboter  mit  zwei  Freiheitsgraden, Fahrrad, fahrdynamische Modelle, Windturbine.

Literatur

  • N. Bajcinca:  “Maschinendynamik”, Skriptum (WS 2018/19), TU Kaiserslautern.
  • K. Klotter:  “Technische Schwingungslehre”, Band 1&2, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1960.
  • U. Fischer, W. Stephan:  “Mechanische Schwingungen”, Hanser Fachbuchverlag , 1993.

Dozenten

Prof. Dr.-Ing. Naim Bajcinca
naim.bajcinca(at)mv.uni-kl.de
+49 631/205-3230
Gebäude 42, Raum 262
Sprechstunde: nach Vereinbarung

Übungsleiter

Dipl.-Ing. Argtim Tika
argtim.tika(at)mv.uni-kl.de
+49 631/205-5093
Gebäude 42, Raum 259
Sprechstunde: Mittwoch 9:00-10:00 Uhr
 

Vorlesung

V: Mi, 13:45-15:15 Uhr
Gebäude 46, Raum 215
Ü:  Mo,  11:45-13:15 Uhr
Gebäude 46, Raum 215
SWS: 2V/2Ü, Projektseminar
KIS-Eintrag

 

Prüfung

Schriftlich:  135 Min.
Kreditpunkte:  5 ECTS

Voraussetzungen

Höhere Mathematik
Technische Mechanik

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