Lehrgebiete

Seit dem Wintersemester 2001/02 findet die CAD-Ausbildung auf dem 3D-CAD-System CATIA V5 statt!

Als High-End-3D-CAD-System steht mit Beginn des Sommersemesters 2001 am CAD-Zentrum der Fakultät Mechanik und Elektronik (T1) der Hochschule Heilbronn die neueste Version V5 von CATIA von IBM/Dassault im CAD-Pool A206. Auf diesem System bilden die Studiengänge Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik, Mechatronik und Robotik sowie Automotive Systems Engineering aus.

Voraussetzung, Anmeldung und Umfang

  • Voraussetzung nach Studienprüfungsordnung Kap. 3.4.1.:
  • Zur Teilnahme an 134131 Konstruieren mit CAD müssen die Prüfungsleistung 134066 Grundlagen des Entwickelns/Arbeitstechnik/Technisches Zeichnen sowie 134065 Maschinenelemente 1 bestanden sein.
  • Weiterhin ist die Anzahl der Teilnehmer auf 34 begrenzt. Die Zulassung erfolgt aufgrund der Ergebnisse in Maschinenelemente 1 aus dem zweiten Semester.
  • Anmeldung: Bitte über Ilias einen Antrag stellen.
  • Umfang: 7 Termine zu je 4 SWS
  • Die beiden Teile der Vorlesung "CAD" (Prof. Dr. Wild, Dipl.-Ing. Klaus Müller und Dipl.-Ing. Jens Weber) und "Konstruieren" (Prof. Dr. Robert Paspa) laufen aufeinander abgestimmt ab.
  • CAD findet in der ersten Semesterhälfte statt.
  • Mit Abschluss der fünften CAD-Vorlesung sind die Voraussetzungen soweit geschaffen, dass die Projektarbeit aus dem Teil "Konstruieren" auf dem CAD-System erstellt werden kann.
  • Die Bewertung der gemeinsamen Projektarbeit erfolgt dann sowohl hinsichtlich der Ausarbeitung in CAD als auch in Hinblick auf die konstruktive und inhaltliche Umsetzung.
  • Verwendetes System: CATIA V5-6 R2016 SP6 im CAD-Pool (Raum A206)
  • Rechnerumgebung: PC-Workstations von HP, Intel XEON-Prozessor, 3,06 GHz, 12 GB RAM, Windows7, 24-Zoll-TFT-Displays


Vorlesungsskripte, Übungen und CAD-Modelle

Alle Skripte und Dateien sind von den beiden Lehrbeauftragten Dipl.-Ing. Klaus Müller, Dipl.-Ing. Sven Germann und Dipl.-Ing. Jens Weber von der Firma GRATZ Engineering GmbH erstellt.

Ab dem Sommersemester 2011 befinden sich die Unterlagen auf dem E-Learningsystem ILIAS.

(Für die SIA, Konstruktion einer Karosserie für den ASURO, kann die Anleitung hier heruntergeladen werden.)

Literaturhinweise

  • Ziethen, D. R.: CATIA V5 Baugruppen Zeichnungen, Hanser, München, 2006
  • Hertha, M.: CATIA V5 - Flächenmodellierung, Hanser, München, 2006
  • Klepzig, W. u. Weibach, L.: 3D-Konstruktion mit CATIA V5: Parametrisch-assoziatives Konstruieren von Teilen und Baugruppen in 3D für CATIA V5, Hanser, München, 2005

Hier werden die typischen Besonderheiten der Präzisonstechnik dargestellt. Ergänzend zu den Vorlesungen Konstruktion und Mechanische Bauelemente wird gezeigt, was berücksichtigt werden muss, damit aus Einzelkomponenten ein funktionierendes Gerät entsteht.

Eine konstruktive Studienarbeit, die sich mit Wälzlagerungen beschäftigt, wird in der Mitte des Semesters angefertigt. Sie ist Voraussetzung zur Teilnahme an der Klausur. Ein Kugellagerkatalog wird dazu an jeden Studierenden verteilt.

Systembedingte Fehlereinflüsse (Elastizitäten, Stick-Slip-Effekt, Unwucht, Gedämpfter Ein-Masse-Schwinger, ...), die unerwartete Auswirkungen auf die gewünschte Funktion eines Gerätes haben, werden behandelt, sodass die theoretischen Grundlagen, die zu einer ersten analytischen Beschreibung notwendig sind, zur Verfügung stehen.

Voraussetzung und Umfang

  • Voraussetzung: Grundkenntnisse der Konstruktion und der Technischen Mechanik
  • 4 Semesterwochenstunden


Vorlesungsinhalte

1. Definition der Mechatronik
2. Störgrößen und deren Minimierung
a. Komparatorprinzip
  • b. Freiheitsgrade
  • c. Führungen und Lagerungen
  • d. Kompensationsprinzip
3. Präzisionslagerungen
  • a. Stick-Slip-Effekt
  • b. Gleitlagerungen
  • c. Wälzlagerungen
  • d. a. Fest-Loslagerung
  •     b.Angestellte Lagerung
  • e. Anwendungsbeispiele
  • f. Aerostatische Lagerungen und Führungen
  • g. Linearführungen
  • h. Federführungen
4. Aktoren
  • a. Linear-Aktoren
  •     a. Pneumatik-/Hydraulik-Zylinder
  •     b. Elektromagnetische Systeme
  •     c. Elektrodynamische Systeme
  •     d. Piezoelektrische Aktoren
  •     e. Sonder-Aktoren
  • b. Bewegungsgesetze
  • c. Der lineare gedämpfte Ein-Masse-Schwinger
  •     a. Gedämpfte Eigenschwingungen
  •     b. Arten der Anregung
  •     c. Harmonische Anregung
  •     d. Allgemein periodische Anregung
5. Werkstoffe elektromechanischer Geräte
  • a. Leiterwerkstoffe
  • b. Kontaktwerkstoffe
  • c. Isolatoren
  • d. Magnetwerkstoffe


Literaturhinweise

  • Krause W.: Grundlagen der Konstruktion. Elektronik - Elektrotechnik - Feinwerktechnik, Hanser, München 2012
  • Krause W.: Konstruktionselemente der Feinmechanik , Hanser, München, 2004
  • Krause W.: Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik, Hanser, München, 2000
  • Ringhandt H., Wirth Ch.: Feinwerkelemente, Hanser, München, 1992
  • Bartz W. J.: Luftlagerungen, Expert-Verlag, 1993
  • Stölting H.-D., Kallenbach E.: Handbuch Elektrische Kleinantriebe, Hanser, München, 2002
  • Janocha H.: Unkonventionelle Aktoren, Oldenbourg-Verlag, München, 2010
  • Jendritza D. J. et. al.: Technischer Einsatz neuer Aktoren, expert-verlag, Renningen-Malmsheim, 2005
  • Mechatronik Tabellen, Westermann Schulbuch-Verlag, 2005


Prüfung

  • Prüfungsnummer: SPO2: 132161, SPO1: 131161
  • Zeit: 120 Minuten
  • Hilfsmittel: Vorlesungsmitschrift, Fachliteratur, programmierbare Taschenrechner. Nicht erlaubt sind funknetzfähige Geräte (Smartphone, Laptop, o. ä.)


Hier können Sie die Studienarbeiten und Prüfungen der letzten Semester herunterladen und mit dem Acrobat Reader ausdrucken.

Hier werden einige interessante Highlights aus dem Spektrum der Mechatronik vorgestellt:

  • Schrittmotor und Gleichstrommotor als typische Antriebe der Mechatronik: Sie werden aus Anwendersicht besprochen.
  • Das Antiblockiersystem bzw. ESP mit seinem Zusammenspiel von Präzisionsmechanik, Hydraulik, Sensorik, Elektronik und Regel-Algorithmus ist ein hervorragendes Beispiel für das fächerübergreifende Spektrum eines mechatronischen Systems.
  • Die Batterie- und Akkutechnik hat in letzter Zeit einen interessanten Entwicklungssprung gemacht, nicht zuletzt dadurch bedingt, dass der Einsatz in Laptops, Handys, und in der Elektromobilität nicht mehr wegzudenken ist. Die Brennstoffzelle ist auf dem Sprung zur Serienreife.
  • Was ist Farbe überhaupt, und wie kann man sie mit einem modernen Farbdrucker richtig zu Papier bringen?

Voraussetzung und Umfang

  • Voraussetzung: Bachelorzwischenprüfung
  • Empfohlen ab dem 3. oder 4. Semester
  • Umfang: 2 Semesterwochenstunden, 2,5 Credits
  • Zur Vertiefung kann ab dem 4 Semester ein Projekt-Labor (2,5 Credits) dazu besucht werden. Natürlich werden im Mechatronik-Labor auch Seminararbeiten (ab dem 6. Semester, 8 Credits) betreut.

Vorlesungsinhalte

1. Schrittmotor
2. Antiblockier-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelsysteme
  • a. Grundlagen der Fahrzeugdynamik
  • b. Regelprinzip
  • c. Komponenten der „Hydronik“
3. Gleichstrommotor
4. Elektrische Energiespeicher
  • a. Primärzellen, "Batterien"
  • b. Sekundärzellen, "Akkus", Ladeverfahren
  • c. Brennstoffzelle
5. Digitale Bildverarbeitung
  • a. Druckverfahren
  • b. Farbverarbeitung
  •       a. Psychooptik und Farbmetrik
  •       b. Farbsysteme, Farbmischung, Farbkorrektur

Literaturhinweise

Es gibt leider keine einzelnes Werk, das alle Inhalte abdeckt.

  • Stölting H.-D., Kallenbach E.: Handbuch Elektrische Kleinantriebe, Hanser, München, 2002
  • Czichos H.: Mechatronik: Grundlagen und Anwendungen technischer Systeme, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2008
  • Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Sicherheits- und Komfortsysteme, Vieweg, Wiesbaden, 2004
  • Pischinger S., Seiffert U.: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2016
  • Breuer B., Bill K. H.:Bremsenhandbuch. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Fahrdynamik, Vieweg-Verlag, Wiesbaden,2006
  • Retzbach L.: Akkus und Ladegeräte, Neckar-Verlag, Villingen-Schwenningen, 2008
  • Heinzel, A., Mahlendorf F., Roes J.: Brennstoffzellen: Entwicklung, Technologie, Anwendung, C. F. Müller, Wiesbaden 2006
  • Dr. Ross R. Allen: PHOTOGRAPHIC QUALITY IMAGING WITH HP THERMAL INK JET, Project Manager Printing Technology Department, Hewlett-Packard Laboratories, Palo Alto, CA USA, Download HP-TIJ.pdf (2,8 MB)

Prüfung

  • Prüfungsnummer: 132182 bzw. 134273
  • Zeit: 90 bzw. 60 Minuten
  • Hilfsmittel: Keine


Hier können Sie die Prüfungen der letzten Semester herunterladen und mit dem Acrobat Reader ausdrucken: (Tipp: Durch Drücken der rechten Maustaste über der ausgewählten Datei können Sie zwischen Speichern und Öffnen des Dokuments wählen.

In der klassischen Feinwerktechnik stellte die Getriebelehre einen wichtigen Bereich dar, denn schließlich erfolgte die Informationsübertragung im wesentlichen mit (fein)mechanischen Geräten. Beispiele sind alle Arten von Registrier- und Anzeigegeräte, mechanische Schreibmaschinen usw.

Auch heute noch werden nicht alle Funktionen von Schrittmotoren oder geregelten Antrieben ausgeführt. Sogenannte nichtgleichförmig übersetzende Getriebe (z. B. Hebel- und Nockengetriebe) werden in vielen Bereichen eingesetzt.

Besonders interessante Anwendungen sind Cabrioverdecke, Scheibenwischermechanismen, Motorrad- und Mountainbike-Federungen, Gelenkmechanismen von Kfz-Kofferraum- oder Motorraumhauben, ...

Insbesondere durch den Rechnereinsatz ist es heute möglich, derartige Getriebe in kurzer Zeit zu entwerfen und zu optimieren.

Weitere interessante Getriebe stellen die Differentiale mit zwei Freiheitsgraden dar. Sie finden z. B. als Ausgleichsgetriebe oder als schaltbare (Automatik)-Getriebe Verwendung.

Behandelt werden auch besondere Bauformen von Getrieben. Dazu zählen hochübersetzende Getriebe (Robotertechnik) und Verstellgetriebe mit variabler Übersetzung.

Voraussetzung und Umfang

  • Voraussetzung: Gute Kenntnisse der Konstruktion und Technischen Mechanik
  • 4 Semesterwochenstunden, 5 Credits
  • Findet aktuell nur jeweils im Wintersemester statt

Vorlesungsinhalte

  1. Übersicht
  2. Gelenkgetriebe
    1. Einfache Koppelgetriebe und ihre Bewegungsmöglichkeiten
    2. Pole
    3. Geschwindigkeitszustand der komplan bewegten Ebene
  3. Grundlagen der Maßsynthese
  4. Beschleunigungszustand der komplan bewegten Ebene
  5. Relativbewegung
  6. Krümmungsverhältnisse
  7. Freiheitsgrade von Getrieben
  8. Differentiale
    1. Momente am Differential
    2. Planetenraddifferential als lastschaltbares Automatgetriebe
  9. Kurvengetriebe
    1. Zapfenerweiterung
    2. Bauformen
    3. Bewegungsgesetze
  10. Sondergetriebe
    1. Harmonic Drive
    2. Rollringetriebe
    3. Stufenlos verstellbare Getriebe
    4. Cyclogetriebe
 

Literaturhinweise

  • Kerle H./Pitschellis R./Corves B.: Einführung in die Getriebelehre, B. G. Teubner Verlag, Wiesbaden, 3. erg. u. bearb. Auflage 2007
  • Gössner S.: Getriebelehre. Vektorielle Analyse ebener Mechnismen, Logos Verlag, Berlin, 1. Auflage 2012
  • Vollmer J.: Getriebetechnik Grundlagen, Verlag Technik Berlin, 1995
  • Steinhilper/Hennerici/Britz: Kinematische Grundlagen ebenerMechanismen und Getriebe, Vogel-Fachbuch, 1993
  • Klement W.: Fahrzeuggetriebe, Hanser-Verlag, München, 1. Auflage 2005

Prüfung

  • Prüfungsnummer: 134291-MR, 114308-MB
  • Art: wegen geringer Anzahl der Teilnehmer meist mündliche Prüfung
  • Hilfsmittel: eigene Formelsammlung, Vorlesungsmitschrift, Fachliteratur

Weitere interessante Links

Moderne Fahrzeuggetriebe (Master)

Bitte beachten: Die Vorlesung (2 ECTS) findet nur jährlich jeweils im Sommersemester statt!

Komplexe nicht gleichmäßig übersetzende Getriebe werden in der Fahrzeug- und der Automatisierungstechnik eingesetzt. In Verbindung mit steuerbaren Antrieben ergeben sich deutlich weitergehende Möglichkeiten als in der Bachelor-Vorlesung "Mechanismen und Getriebe" behandelt.

Da es sich zeigte, dass die meisten Master-Studierenden nicht über die erforderlichen Grundlagen aus meiner Bachelor-Vorlesung "Mechanismen und Getriebe" verfügten, wurden die Schwerpunkte der Vorlesung intensiv in Richtung aktueller Fahrzeuggetriebe verschoben. Ausgeklammert sind bis auf wenige grundlegende Inhalte die manuell betätigten Stufengetriebe, sondern es werden die vielfältigen Neuentwicklungen von automatischen Fahrzeuggetrieben im Detail dargestellt und diskutiert. Auch auf die Verwendung in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen wird eingegangen.

Vorlesungsinhalte

Einführung in die Getriebelehre
  • a. Getriebesystematik
  • b. Getriebefreiheitsgrad
Differentiale
  • a. Drehzahlen am Differential
  • b. Momente am Differential
Automatische Fahrzeuggetriebe
  • a. Grundlagen zu Fahrzeuggetrieben
  • b. Automatisierte Schaltgetriebe
  • c. Stufenautomatgetriebe
  • d. Doppelkupplungsgetriebe
  • e. Stufenlos übersetzende Getriebe


Literaturhinweise

  • Harald Naunheimer, Bern Bertsche, Gisbert Lechner: Fahrzeuggetriebe, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, 2. überarb. und erw. Auflage 2007
  • Klement W.: Fahrzeuggetriebe, Hanser-Verlag, München, 2005
  • H. Kerle/R. Pitschellis/B. Corves: Getriebetechnik, Springer-Viewer Fachmedien, Wiesbaden, 2015
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