Ein derzeitiger Trend in den Ingenieurwissenschaften geht zu einer immer stärkeren Spezialisierung. Aufgabe eines Hochschulstudiums ist es jedoch, Grundlagen zu schaffen, die in möglichst vielen Teildisziplinen angewendet werden können. Diesem Grundsatz trägt der Aufbau dieses Buches Rechnung. Ausgehend vom Selbstverständnis der Mechatronik - der Verkoppelung unterschiedlicher physikalischer Teilsysteme - wird eine Theorie der Mechatronik auf Basis des Energieflusses entwickelt. Darauf aufbauend erfolgen die Darstellung der Modellbildung in den unterschiedlichen physikalischen Teilgebieten wie der Mechanik, Elektrotechnik, Pneumatik, Hydraulik und Thermodynamik sowie deren gegenseitige Verkopplung. In einem abschließenden Kapitel werden netzwerktheoretische Methoden zur vereinheitlichten Simulation verschiedenster mechatronischer Systeme vorgestellt.
Sprache
Verlagsort
Berlin/München/Boston
Deutschland
Zielgruppe
Dateigröße
ISBN-13
978-3-486-71982-6 (9783486719826)
Schweitzer Klassifikation
1 - 1 Einführung und Grundbegriffe [Seite 11]
1.1 - 1.1 Begriff des mechatronischen Systems [Seite 11]
1.2 - 1.2 Bedeutung der Energie [Seite 12]
1.3 - 1.3 Fundamentalgrößen [Seite 15]
1.4 - 1.4 Konstitutive Gesetze [Seite 19]
1.5 - 1.5 Energieumformungen [Seite 21]
1.5.1 - 1.5.1 Umformungen mit linearen Ersatzelementen [Seite 22]
1.5.2 - 1.5.2 Umformungen mit nichtlinearen Ersatzelementen [Seite 25]
2 - 2 Mechatronische Bauelemente [Seite 31]
2.1 - 2.1 Mechatronische Grundelemente [Seite 31]
2.1.1 - 2.1.1 Flussleiter und Knoten [Seite 32]
3 - 2.1.2 2n-Pole [Seite 33]
3.1 - 2.1.3 Lineare Zweipole [Seite 34]
3.2 - 2.1.4 Fluss- und Potentialquellen [Seite 35]
3.3 - 2.2 Speicherelemente [Seite 38]
3.3.1 - 2.2.1 Ideale Kapazitäten (P-Speicher) [Seite 38]
3.3.2 - 2.2.2 Reale Kapazitäten (P-Speicher mit Verlusten) [Seite 39]
4 - 3 Physikalische Teilsysteme [Seite 47]
4.1 - 3.1 Mechanische Systeme [Seite 47]
4.1.1 - 3.1.1 Der Impuls als Primärgröße [Seite 48]
4.1.2 - 3.1.2 Die Masse als Primärgröße (schwere Masse) [Seite 68]
4.1.3 - 3.1.3 Der Drehimpuls als Primärgröße [Seite 84]
4.1.4 - 3.1.4 Mechatronische Wandler in der Mechanik [Seite 96]
4.2 - 3.2 Fluidmechanische Systeme [Seite 103]
4.2.1 - 3.2.1 Hydraulik [Seite 103]
4.2.2 - 3.2.2 Pneumatik [Seite 123]
4.3 - 3.3 Thermische Systeme [Seite 131]
4.4 - 3.4 Elektromagnetische Systeme [Seite 143]
4.5 - 3.5 Energieschema für feldartige Größen [Seite 159]
5 - 4 Gekoppelte mechatronische Systeme [Seite 163]
5.1 - 4.1 Grundlagen mechatronischer Wandler [Seite 163]
5.2 - 4.2 Mechatronische Wandler - Elementarwandler [Seite 165]
5.3 - 4.3 Mechatronische Zweitore [Seite 166]
5.3.1 - 4.3.1 Zweitore [Seite 166]
5.3.2 - 4.3.2 Zweitore in Matrixform [Seite 167]
5.4 - 4.4 Eigenschaften mechatronischer Zweitore [Seite 169]
5.4.1 - 4.4.1 Reziprozität [Seite 169]
5.4.2 - 4.4.2 Umrechnungen mechatronischer Zweitore (Matrixformen) [Seite 173]
5.4.3 - 4.4.3 Übertragungseigenschaften eines Transformators A(T) [Seite 177]
5.4.4 - 4.4.4 Übertragungseigenschaften eines Gyrators A(G) [Seite 181]
5.4.5 - 4.4.5 Übertragungseigenschaften aktiver Bauelemente [Seite 185]
5.4.6 - 4.4.6 Isomorphe Netzwerke - Größenwertbeziehungen [Seite 186]
5.4.7 - 4.4.7 Kombinationen von Zweitoren [Seite 190]
5.4.8 - 4.4.8 Ersatzschaltungen mechatronischer Wandler [Seite 197]
5.4.9 - 4.4.9 Der optimale Wirkungsgrad mechatronischer Wandler [Seite 200]
6 - 5 Wandlerprinzipien [Seite 207]
6.1 - 5.1 Elektromechanische Wandler [Seite 209]
6.1.1 - 5.1.1 Elektrodynamische Wandler [Seite 210]
6.1.2 - 5.1.2 Elektromagnetische Wandler [Seite 217]
6.2 - 5.2 Elektrische Wandler [Seite 224]
6.2.1 - 5.2.1 Piezoelektrische Wandler [Seite 224]
6.2.2 - 5.2.2 Elektrostatische Wandler [Seite 230]
6.3 - 5.3 Fluidmechanische Wandler [Seite 233]
7 - Radialturbine [Seite 234]
7.1 - 5.4 Impulswandler [Seite 236]
7.2 - 5.5 Elektrothermische Wandler [Seite 238]
7.3 - 5.6 Reziprozitätsformen [Seite 242]
7.3.1 - 5.6.1 Der thermoelektrischer Wandler in Reziprozitätsform [Seite 245]
7.3.2 - 5.6.2 Der piezoelektrische Wandler in Reziprozitätsform [Seite 245]
7.3.3 - 5.6.3 Der Gleichstrommotor in Reziprozitätsform [Seite 246]
7.3.4 - 5.6.4 Allgemeine mechatronische Wandler in Reziprozitätsform [Seite 247]
8 - Literaturverzeichnis [Seite 249]
9 - A Legendre Transformation [Seite 251]
10 - B Zweitormatrizen [Seite 255]
10.1 - B.1 Umrechnungen von Zweitormatrizen [Seite 255]
10.2 - B.2 Belevitchformen [Seite 256]
10.3 - B.3 Übertragungseigenschaften eines idealen Transformators [Seite 257]
10.4 - B.4 Übertragungseigenschaften eines idealen Gyrators [Seite 258]
11 - C Elementarzweitore [Seite 259]
11.1 - C.1 Schaltungen und Tormatrizen [Seite 259]
12 - Sachverzeichnis [Seite 263]