Modulhandbuch

Mechatronik und Robotik (MMR)

Technische Mechanik in der Robotik

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundlagen der Dynamik (z. B. Technische Mechanik III der Bachelorstudiengänge MA, MK, BM). Grundlagen der Höheren Mathematik (z. B. eines typischen Bac. Ingenieursstudiengangs Elektrotechnik, Informatik oder Maschinenbau. Insbesondere Matrizenalgebra.)

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden erlangen über die synthetischen Methoden typischer Bachelor Studiengänge hinaus gehend vertiefte Kenntnisse im Bereich der analytischen Untersuchung räumlicher technischer Mechanismen. Sie besitzen einen fundierten Überblick über weiterführende Methoden zur Analyse und Synthese dynamischer mechanischer Systeme mit beliebigem Freiheitsgrad insbesondere solcher des Maschinenbaus, der Robotik und der Biomechanik. Sie sind damit in der Lage, in gegebenen technischen Konstruktionen die hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens relevanten Komponenten zu identifizieren und modellhaft auch für komplexe Systeme zu abstrahieren. Dies versetzt die zukünftigen Ingenieurinnen und Ingenieure in die Lage, im Berufsleben unabhängig von spezifischen Anwendungen die fachlich sinnvolle Entscheidung auf Basis einer soliden Kenntnis der Grundlagen der technischen Dynamik zu treffen.

Dauer 2
SWS 5.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 75
Selbststudium / Gruppenarbeit: 105
Workload 180
ECTS 6.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 120 Min.

Leistungspunkte Noten

6 ECTS

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Bernd Waltersberger

Empf. Semester 1+2
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Master-Studiengang MMR, Schwerpunkt Robotik

Veranstaltungen

Technische Mechanik IV

Art Vorlesung
Nr. M+V2003
SWS 3.0
Lerninhalt

Die Lerninhalte orientieren sich am folgenden Themenspektrum:

  • Räumliche Kinematik und Dynamik des starren Körpers (Rotationsmatrix, Winkelgeschwindigkeitsvektor, Newton-Euler Gleichungen)
  • Einführung in analytische Methoden der klassischen Mechanik (Prinzip von Hamilton, Prinzip der virtuellen Arbeit, Lagrangesche Gleichungen) mit Anwendungen in der technischen Mehrkörperdynamik
  • Lineare Schwingungssysteme mit mehreren Freiheitsgraden (Eigenfrequenzen und -vektoren, lineare Stabilitätsanalyse (Erste Methode von Ljapunov))
  • Einführung in Kontinuumsschwingungen
  • Grundlagen zur numerischen Lösung von Bewegungsdifferenzialgleichungen
  • Die theoretischen Grundlagen werden anhand ausgewählter Beispiele aus der Praxis vertieft. Es werden die numerische Differenzialgleichungslöser der kostenlosen Demoversion von SimulationX empfohlen, vgl. Literaturangaben.
Literatur
  • Hibbeler R. Technische Mechanik 3: Kinetik. München: Pearson Education. 2006
  • Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Bände 3-4. Berlin: Springer. 2010
  • Wittenburg J. Dynamics of Multibody Systems. Berlin: Springer. 2007
  • Wauer J. Kontinuumsschwingungen. Wiesbaden: Vieweg+Teubner. 2008
  • Waltersberger B. Rechnergestützte Maschinendynamik (Vorlesungsskript). Offenburg: Skriptenverkauf Hochschule Offenburg. 2011
  • Waltersberger B. Technische Mechanik III: Kinematik und Kinetik (Vorlesungsskript). Offenburg: Skriptenverkauf Hochschule Offenburg. 2011
  • Handbuch SimulationX. ITI GmbH Dresden. Kostenlose Demoversion für Lehrzwecke unter http://www.itisim.com/nc/simulationx/download/test-version/simulationx-fuer-studenten/download-formular.html [Online Ressource, Aufruf vom 07.02.2012]

Einführung in die Mehrkörperdynamik

Art Vorlesung
Nr. M+V2004
SWS 2.0
Lerninhalt

Die Studierenden erhalten Einblicke in typische Problemstellungen im Zusammenhang mit dynamischen Effekten in Maschinen. Dabei wird stark Bezug auf die Praxis der Modellbildung genommen und somit die Übertragbarkeit der beispielhaft diskutierten Vorgehensweisen auf konkrete Anwendungen angestrebt. Die behandelten  Problemstellungen orientieren sich an folgenden Themenkreisen:

  • Grundlagen der Modellbildung mechanischer Systeme
  • Einführung in die Grundlagen der Dynamik technischer Mehrkörpersysteme
  • Einführung in die Grundlagen der technischen Schwingungslehre
  • Dynamik der starren Maschine: Getriebe, Massenausgleich, Auswuchten
  • Typische Schwingungsprobleme in der Technik: Maschinenfundamentierung, Schwingungsisolierung, Schwingungsdämpfung, Schwingungstilgung
  • Dynamik rotierender Maschinen: Gyroskopische Einflüsse, kritische Drehzahlen
  • Aspekte der Konstruktionsmethodik bei Maschinen mit dynamischen Effekten

Die in der Vorlesung behandelte Theorie wird im Rahmen von Rechnerübungen durch anwendungsnahe Beispiele vertieft.

 

Literatur
  • Dresig H, Holzweißig F. Maschinendynamik. Berlin: Springer. 2011
  • Brommundt E, Sachau D. Schwingungslehre. Wiesbaden: Teubner. 2008