Maschinendynamik

Im Studiengang Maschinenbau Bachelor 5. Semester:

Aufgebaut wird das Modul auf den Lehrgebieten:

• Physik (Mechanik, Schwingungslehre)
• Technische Mechanik

Das Lernziel wird durch drei Aspekte umgesetzt:

• fundiertes Vermitteln/Erlernen von Grundlagenwissen auf dem Lehrgebiet
• ausführliches Übertragen und Festigen der Vorgehensweisen (Skizzieren, Problemanalyse, Berechnungsgänge und Berechnungsabläufe) des Fachgebietes
• Beurteilung der erlernten Verfahren hinsichtlich Leistungsfähigkeit zur Lösungsfindung

Es erfolgt der Erwerb fachlicher Kenntnisse für:

• Untersuchung
• Beurteilung
• Beeinflussung
• Berechnung und Auslegung

dynamisch beanspruchter Elemente und Mechanismen des:

• Werkzeugmaschinen-
• Energiemaschinen-
• Fahrzeugbaus

Es wird befähigt zum

• Erkennen
• Formulieren (modellieren)
• Lösen

praxisrelevanter maschinendynamischer Probleme. Der Zusammenhang zu angrenzenden Wissensgebieten wird dargestellt (z.B. Bauteildimensionierung). Die Vermittlung einer wissenschaftlichen Arbeitsweise und Teamfähigkeit wird angestrebt. Auf die Möglichkeiten des Einsatzes aktueller Simulationssoftware und -verfahren zur Lösung komplexer maschinendynamischer Fragestellungen wird verwiesen, fachliche "Transferbrücken" (Mastermodul Systemdynamik und Regelung) werden aufgebaut.

Lehrinhalte:

• Analyse der Bewegungszustände und Berechnung der Schnittgrößen
• Modellierung der starren Maschine
• Lagrange-Gleichung II
• Aufstellen (und Lösen) der Bewegungsgleichung
• Ungleichförmigkeitsgrad, Schwungradauslegung
• Analytisches Lösen der Bewegungsgleichung freier, gedämpfter und erzwungener Schwinger mit dem Freiheitsgrad 1
• Ermittlung dynamischer Parameter (Massen, Massenträgheitsmomente, Federsteifigkeiten, Dämpfungen, Erregungen) zum Aufbau eines diskreten Berechnungsmodells
• Maschinenaufstellung, aktive und passive Schwingungsisolierung
• 3D-Dynamik (Kreisel)
• Behandlung von Schwingungssystemen mit mehreren Freiheitsgraden, Eigenwerte, Modalkoeffizienten
• Freie und erzwungene Torsionsschwingungen in Antriebssträngen, Resonanzschaubild, periodische und transiente Erregung
• Optional: Biegeschwingungen in Wellen mit und ohne Berücksichtigung der Kreiselwirkung, biegekritische Drehzahlen