Parallelkinematiken bestehen aus einer oder mehreren geschlossenen kinematischen Ketten, deren Endglied (Endeffektor) eine bewegliche Plattform mit dem Freiheitsgrad F um eine Gestellplattform darstellt. Die Plattformen sind durch unabhängig voneinander zu bewegende Führungsketten gekoppelt. An einer festen Plattform bzw. Gestellplattform sind mit Hilfe von Gelenken die Führungsketten (Streben) befestigt. Das andere Ende der Streben ist wiederum über Gelenke an einer beweglichen Plattform bzw. Endeffektor montiert. Die Gelenke können mehrachsige Rotationen ausführen. Die Streben können längenveränderlich oder längenkonstante sein.
Damit für eine Kinematik Zwanglauf vorliegt, muss die Anzahl der Antriebe gleich dem Freiheitsgrad F sein, wobei es jedoch auch Ausnahmen gibt. Der Freiheitsgrad F einer Parallelkinematik ist mit Hilfe der Grübler-Formel ermittelbar, wobei n die Anzahl der Getriebeglieder, g die Anzahl der Gelenke, fi der Freiheitsgrad des Gelenkes i, fid die Summe der identischen Freiheitsgrade und s die Summe der passiven Bindungen darstellt.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einführung
- 1.1. Aufbau einer parallelkinematischen Maschine
- 1.2. Koordinatensysteme
- 1.3. Jacobi-Matrizen
- 1.4. Maschinensteifigkeit
- 1.5. Zusammenfassung der Parallelkinematiken
- 1.6. METROM P800
- 2. Modalanalyse und Identifizierung des Schwingungsmodells
- 2.1. Modalanalyse
- 2.2. Durchführung der Messung
- 2.2.1. Aufbau der Messung
- 2.2.2. Auswertung der Ergebnisse
- 2.3. Identifizierung des Schwingungsmodells
- 2.3.1. FE-Modell
- 2.3.2. Updating
- 3. Schwingungsmodell mittels Jacobimatrizen
- 3.1. Aufstellung des Schwingungsmodells
- 3.2. Bewegungsgleichung
- 3.2.1. Berechnung der Massenmatrix
- 3.2.2. Berechnung der Steifigkeitsmatrix
- 3.2.3. Aufstellen und Auflösen der Bewegungsgleichung
- 3.3. Eigenschwingungsformen
- 4. Vergleich der Berechnungsmodelle mit Experiment
- 5. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Projektarbeit zielt darauf ab, ein Schwingungsmodell einer parallelkinematischen Werkzeugmaschine zu entwickeln und zu validieren. Die Arbeit kombiniert theoretische Modellierung mit experimentellen Messungen.
- Aufbau und Kinematik parallelkinematischen Maschinen
- Modalanalyse und experimentelle Schwingungsanalyse
- Erstellung eines Finite-Elemente-Modells (FEM)
- Entwicklung eines Schwingungsmodells mittels Jacobi-Matrizen
- Vergleich der Modellierungsergebnisse mit experimentellen Daten
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 führt in die Thematik der parallelkinematischen Maschinen ein und beschreibt deren Aufbau. Kapitel 2 befasst sich mit der Modalanalyse und der Durchführung der experimentellen Messungen zur Identifizierung des Schwingungsmodells. Es wird ein FE-Modell erstellt und aktualisiert. Kapitel 3 beschreibt die Entwicklung eines Schwingungsmodells mithilfe von Jacobi-Matrizen, einschließlich der Berechnung der Massen- und Steifigkeitsmatrix sowie der Lösung der Bewegungsgleichung. Kapitel 4 vergleicht die Ergebnisse der verschiedenen Berechnungsmodelle mit den experimentellen Daten.
Schlüsselwörter
Parallelkinematik, Werkzeugmaschine, Schwingungsmodell, Modalanalyse, Jacobi-Matrix, Finite-Elemente-Methode (FEM), Modellvalidierung, experimentelle Analyse.
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- Dipl.-Ing. Bin Zhu (Autor), 2008, Schwingungsmodell einer parallelkinematischen Werkzeugmaschine. Modalanalyse und Identifizierung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/124563
