Maschinendynamik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 7.0 vom 12.12.2022

11B0269

Technical Mechanics, part 3

• Aircraft and Flight Engineering (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)

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Im Rahmen der Entwicklung und Konstruktion neuer Maschinen, Fahrzeuge und deren Komponenten muss in vielen Fällen das dynamische Verhalten der Konstruktion betrachtet werden. Das Modul „Maschinendynamik“ beinhaltet die Grundlagen zur Berechnung der Kinematik allgemeiner ebener Getriebe, der Kinetik allgemeiner ebener Bewegungen sowie die Einordnung, Berechnung und Beurteilung von Schwingungserscheinungen an Maschinen. Die besondere Bedeutung der Maschinendynamik für die Auslegung von Systemen wird anhand von verschiedenen praxisnahen Beispielen deutlich.

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage für ebene Systeme mit überlagerten translatorischen und rotatorischen Bewegungen die Geschwindigkeiten und Beschleunigungen beliebiger Punkte des Systems sowie die Wechselwirkung zwischen Bewegungen und angreifenden Kräften und Momenten zu berechnen. Sie können ein mechanisches Schwingungssystem analysieren und Lösungsansätze bei Schwingungsproblemen zu finden.

1. Kinematik und Kinetik der Scheibe
   1.1 Kinematik der allgemeinen Bewegung ebener Systeme
   1.2 Relativkinematik ebener Systeme
   1.3 Kinetik der allgemeinen, ebenen Bewegung eines Körpers
2. Federschaltungen und Ersatzfedern für Biegebalken und Wellen
3. Mechanische Schwingungen
   3.1 Freie gedämpfte Schwingung
   3.2 Erregte Schwingung
   3.3 Schwingungsisolation
   3.4 Mehrmassenschwinger

Wissensverbreiterung
Studierende verfügen nach Abschluss des Moduls über ein breit angelegtes Wissen über die Ursachen und den Verlauf einer Bewegung. Sie haben ein grundsätzliches Verständnis für Schwingungen bei Maschinen. Sie können Eigenfrequenzen und Schwingungsamplituden einfacher Systeme berechnen und sind damit in der Lage, Schwingungserscheinungen bei Maschinen zu analysieren, zu bewerten und konstruktive Maßnahmen zur Reduzierung von Schwingungsniveaus vorzuschlagen.
Wissensvertiefung
Die Kenntnisse aus dem vorausgehenden Modul Kinetik/Kinematik bezüglich der Dynamik von Punktmassen und der Drehung von Körpern um eine feste Achse wird auf allgemeine ebene Bewegungen ausgedehnt. Die Betrachtung des Schwingungsverhaltens von Maschinen wird auf die praktisch bedeutsamen gedämpften und erregten Schwingungen erweitert.
Können - instrumentale Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage:
• die Kinematik einer Scheibe oder eines Systems mehrere Scheibe in der Ebene zu berechnen,
• Absolutgeschwindigkeiten und Absolutbeschleunigungen mit Hilfe der Relativkinematik zu bestimmen,
• die durch Kräfte und Momente verursachten rotatorischen und translatorischen Bewegungen zu berechnen,
• die durch rotatorische und translatorische Bewegungen verursachten Führungskräfte zu berechnen,
• Schwingungserscheinungen zu analysieren und zu klassifizieren,
• selbstständig die mathematischen Gleichungen zur Beschreibung einfacher schwingungsfähiger Systeme aufzustellen und die charakterisierenden Größen (Eigenfrequenzen, Dämpfungen, Schwingungsamplituden und Phasenverschiebungen) zu berechnen,
• die Gleichungen zur Beschreibung von Mehrmassenschwingern aufzustellen und auch für komplexere Schwingungssysteme die charakterisierenden Eigenschaften zu berechnen und das Schwingungsverhalten zu analysieren,
• experimentell gewonnene Daten in den Zusammenhang der mechanischen Schwingungen einzuordnen und daraus Rückschlüsse auf Schwingungsverhalten und Maschinenzustände zu ziehen.
Können - kommunikative Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls können die Studierenden Ergebnisse von ausgewählten Analysen und Berechnungen aufbereiten, in Gruppen darstellen und diskutieren. Bei der selbständigen Durchführung von Laborversuchen in Gruppen erweitern sie ihre sozialen und kommunikativen Fähigkeiten
Können - systemische Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, eine maschinenbauliche Konstruktion soweit zu abstrahieren, dass sie für eine dynamische und schwingungstechnische Auslegung mit den gelernten Methoden behandelt werden kann.

Vorlesungen, Übungen, Praktikum

Mathematische Kenntnisse bezüglich des Aufstellens und Lösens von Differentialgleichungen, Vektor- und Matrizenrechnung, Statik, Kinematik und Kinetik, Messtechnik

Schmidt, Reinhard

• Prediger, Viktor
• Schmidt, Reinhard

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Eller, C, H.; Dreyer, H.J.; Holzmann, G.; Meyer, H.; Schumpich, G.: Technische Mechanik Kinematik und Kinetik, Springer Vieweg, 2016Rockhausen, L.; Dresig, H.; Holzweißig, F.: Maschinendynamik, Springer Viewg 2016Gasch, R.; Nordmann, R.; Pfützner, H.: Rotordynamik, Springer Verl., 2005Hibbeler, R. C.: Technische Mechanik 3, Dynamik, Pearson Studium, 2012K. Magnus, K. Popp: Schwingungen: Eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und dietheoretische Behandlung von Schwingungsproblemen, Vieweg Verlag, 2013

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

Vom Studierenden wird eine Klausur geschrieben und ein Bericht über die durchgeführten Versuche gefertigt

1 Semester

Wintersemester und Sommersemester

Deutsch