Getriebeentwurf Software SAM 6.1

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Optimierungsbeispiel 3: Türmechanismus met Gravitationscompensation

Es geht darum die Handkraft zu simulieren/optimieren, die nötig ist um eine massebehaftete Tür, wie z.B. bei einem Küchenschrank, in vertikaler Richtung zu öffnen (Bild 3). Es geht dabei um die Kraft in der Bewegungsrichtung des betreffenden Koppelpunktes an der Unterseite der Tür. Diese Kraft soll dann mittels Kompensationselementen einen gewünschten Verlauf bekommen.

Um die Simulation richtig durchführen zu können wird ein extra Element erstellt und der Endpunkt dieses Elementes wird exakt entlang der Bahn geführt, die in einer separaten Analyse bereits berechnet ist. Der Verlauf der Handkraft weicht stark ab von dem Wunschverlauf. Im Wunschverlauf soll beim Öffnen erst eine positive Handkraft benötigt werden, danach soll in der Zwischenphase die Tür sozusagen von selber bewegen und am Ende der Bewegung soll der Mechanismus kraftneutral sein.

Um dieses Ziel zu erreichen wird eine Feder und extra Elemente hinzugefügt. Mittels Trial & Error hat dies zu dem Handkraft-Verlauf nach Bild 3.1 geführt. Dieses Ergebnis ist schon etwas besser als in der Ausgangssituation ohne Kompensation, erfüllt den Wunschverlauf aber noch lange nicht.

Um dies zu erreichen wird eine automatische Optimierung durchgeführt, bei der sowohl die Federkonstante und Vorspannung in der Feder, als auch einige Gelenkpunkte des Kompensationsmechanismus innerhalb von Grenzen variiert werden.

Nachdem der Parameter Raum und das Optimierungsziel (der aktuelle Handkraft-Verlauf soll dem Referenzverlauf so gut wie möglich gleichen) definiert ist, kann die automatische Optimierung gestartet werden. Diese basiert auf einem Zwei-Schritt Verfahren bestehend aus:

• Exploration des gesamten Parameter Raumes mittels Evolutionärem Algorithmus
• Optimierung der besten Explorationslösungen mittels der Simplex Methode

Bei der automatisierten Optmierung wird das Optimum nach Bild 3.2 gefunden und man sieht, dass der Handkraft-Verlauf eine deutlich verbesserte Übereinstimmung mit dem Referenz Verlauf zeigt.

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