Nachgiebige Mechanismen (eBook)

Inhaltsverzeichnis 7
Vorwort 5
1. Einleitung 9
2. Definition und Klassifizierung nachgiebiger Systeme 11
2.1 Nachgiebige Mechanismen 11
2.2 Nachgiebige Aktuatoren 15
2.3 Nachgiebigkeit 16
2.3.1 Einteilung der Nachgiebigkeit 16
2.3.2 Änderung der Nachgiebigkeit 17
2.3.3 Multifunktionalität durch inhärente Eigenschaften 20
2.4 Bewegungsverhalten nachgiebiger Systeme 26
2.4.1 Stabiles Bewegungsverhalten 27
2.4.2 Instabiles Bewegungsverhalten 30
3. Modellierung nachgiebiger Systeme als Starrkörpersystem 35
3.1 Voraussetzungen für die Modellbildung 35
3.2 Beschreibung der Belastungsfälle 36
3.3 Modelle für einzelne Belastungsfälle 39
3.4 Modell für komplexe Belastungen 41
3.5 Modell für konzentrierte Nachgiebigkeit 43
3.6 Validierung des Modells 43
3.7 Seriell kaskadierte Starrkörpergelenke 45
3.8 Beispiele zur Modellbildung 48
3.8.1 Ein Greifersystem mit zwei Gelenken 48
3.8.2 Ein Greifer mit mehreren Gelenken 50
3.8.3 Parallel kaskadierte nachgiebige Elemente 52
4. Modellierung großer Verformungen stabförmiger Strukturen 55
4.1 Annahmen für die Modellbildung 55
4.2 Gleichgewichtsbedingungen für ein Stabelement 58
4.2.1 Gleichgewichtsbedingungen in Vektorform 58
4.2.2 Ableitungen der Basisvektoren 60
4.2.3 Natürliches Koordinatensystem 62
4.2.4 Zusammenhang zwischen natürlichem Koordinatensystem und Stabkoordinatensystem 64
4.2.5 Weiterentwicklung der Gleichgewichtsgleichungen 66
4.3 Einbindung der Materialeigenschaften 66
4.4 Transformationsmatrizen 72
4.5 Verankerung der Form des Stabes in einem Koordinatensystem 77
4.6 Verschiebungen des Stabes 80
4.7 Zusammenfassende Darstellung der Verformungsgleichungen 82
4.7.1 Vektorform der Verformungsgleichungen für ein Stabkoordinatensystem in einem Raum 82
4.7.2 Skalare Verformungsgleichungen für ein Stabkoordinatensystem in einem Raum 84
4.7.3 Skalare Verformungsgleichungen für ein Stabkoordinatensystem in einer Ebene 87
4.7.4 Vektorform der Verformungsgleichungen für ein kartesisches Koordinatensystem 88
4.7.5 Skalare Verformungsgleichungen für ein kartesisches Koordinatensystem in einem Raum 90
4.7.6 Skalare Verformungsgleichungen für ein kartesisches Koordinatensystem in einer Ebene 92
5. Beispiele zur Beschreibung großer Verformungen stabförmiger Strukturen 95
5.1 Ebene Probleme im Stabkoordinatensystem 96
5.1.1 Ein pneumatisch angetriebener Greiferfinger 97
5.1.2 Ein Schlauch mit ausströmender Flüssigkeit 100
5.1.3 Ein beschichteter Hohlraumstab 104
5.2 Räumliche Probleme im Stabkoordinatensystem 109
5.2.1 Ein schraubenlinienförmiger Stab unter Innendruck 109
5.2.2 Ein Bohrer unter Belastung durch ein Moment 115
5.3 Ebene Probleme in kartesischem Koordinatensystem 118
5.3.1 Ein Fühler zur Messung dynamischer Drücke 119
5.3.2 Nachgiebige Elemente zur Überwachung der Winkelgeschwindigkeit 121
5.3.3 Ein Greifer mit einem nachgiebigen Körper 124
5.4 Räumliche Probleme in kartesischem Koordinatensystem 128
5.4.1 Ein Ringsegment unter äußeren Belastungen 128
5.4.2 Ein Greifer mit nachgiebigen gekrümmten Fingern 131
Literatur 137
Index 141