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11/23/2009 你来设置道岔(Du stellst die Weichen!)!慕尼黑旷日持久的学期票谈判终于看到了曙光,从今天开始到下周五(11月23日-12月4日),将进行学生投票,如果当前的方案得到通过那么或许从下学期开始就可以有学期票了。 目前,学生组织和MVV共同推出的方案是这样:
投票需要学校电子邮件登陆,网站是:http://www.semesterticket-muenchen.de/ 11/19/2009 CAD实践:Stirlingmotor本学期CAD实践过半了,标准任务已经完成了,那就是一个Stirlingmotor。下周是做一个自由曲面来作为这个引擎的盖子。从第六次开始就需要自己独立设计了,最后做一个简单的演讲阐述自己的设计就OK了。 Stirlingmotor的动画模拟:
Catia的功能确实很强大,也很繁多,要搞清楚每一个功能可不是一件容易的事情,动画模拟现在还搞得不是特别清楚,上面的这个视频是试了很久的参数才渲染出来的。 过两天上传更多的视频。 11/14/2009 控制技术第一个视频是一个倒立的钟摆(EN: inverse Pendulum, DE: Stehender Pendel),国外只要是有研究控制系统的学校都会做这个模型:
这个视频是上面一个的系统的扩展,增加了一个自由度,非线性控制:
两个立杆的不稳定系统:
还有个维也纳工业大学做的非线性基于Flatness(DE: Flachheit)的系统
10/22/2009 现代控制理论2新学期开学了,这学期开始做Semesterarbeit了,SA的题目还是关于内部应力的。我要改进X射线内部应力测量法。 这学期的现代控制理论开始学习非线性系统了。 今天教授上课放了一个机器人的视频,这些是典型的非线性控制。视频在Youtube上也有,懒人直接可以从01:50开始看,机器人可以泡茶、跳舞。
机器人的名字是Justin,是德国航空航天中心(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)的杰作。这个机器人上有数十个量需要同时控制,且输入输出都是非线性的。 本学期上的课有:
8/27/2009 实践环节:工业自动化技术现在大型的生产线基本都实现了高度的自动化,一般都是由可编程控制器(英语:PLC,德语:SPS)来实现。 慕尼黑工业大学机械系的自动化和信息技术学科提供的实践环节——工业自动化技术就是让学生尝试实现生产线的工业自动化。 让我们动手蹂躏的是一条模拟生产线,它模拟的是制药公司的灌装生产线。假设只要公司有两种药,每种药有两种瓶子的包装(分别是褐色的和透明的),整个生产线要能够根据中心计算机的指示进行灌装。 生产线分成四个部分:
生产线的硬件设备主要就是气动元件,电机等。控制器是西门子Simatic S7-300,PLC上接一组输入模块和一组输出模块,PLC连接到工业ProfiBus总线,ProfiBus的另一端连接了2组输入模块和3组输出模块。同时,整个大系统是根据分布式控制概念来布局的,所有的PLC都连接到以太网和中心计算机相连。 我和搭档Stephan的任务就是第三部分,给瓶子封口。一共编了四天的程序,其实真正编写封口过程的只有半天,有很多的时间都花在了系统如何初始化(如果系统初始化的时候里面就已经有瓶子在了,系统必须要有能力不在人的帮助下自己拿掉。),如果按下了紧急停止按钮系统如何响应,如何从紧急停止的状态中恢复过来。 这是我们的平台,瓶子在生产线上从右边过来,进入到我们的系统,然后我们负责识别瓶子,挑选对应的盖子,然后旋上盖子,最后重新放回到生产线上让其向生产线下游流动。这个生产线基本是气动的,主要靠光传感器来定位,通过活塞和控制移动位置已经抓取物体。 这次我拍摄了视频了,上传到Youtube的,或许国内的人看不到,也没办法了,实在要看就必须“跨越长城”了。Youtube我设置了默认为HD高清模式,如果网络速度跟不上,可以在视频右下角取消高清模式:
不过,生产线上的好几个传感器都没有调整到位。这条小生产线全部采用光传感器(Lichtschranke, Lichttaster),因此若没有对准的话就经常会出错。下面这段视频就是由于识别瓶子的一组传感器(一共有三个传感器用来识别瓶子)中的一个出现了错误,导致机械手选错了盖子,尝试把比瓶口小的盖子往瓶子上拧:
前三天,我们四个组都是各自调试。第四天,也就是最后一天我们用西门子的ProfiBus和ProfiNet CB将整个系统连接(verschalten)起来。 当然,这个连接是不太顺利的,首先,第四组设备一直出现Busfehler(ProfiBus总线错误)和Sammelfehler,控制器也无法运行,最后只能让三个系统上线,最后一步离线运转(不接受主计算机控制)。而在运行的时候,第二个系统的传感器又出现了错误,导致灌装又出问题,最后只能“手动”了。
第四组最后是离线模式进行装箱的,中间也出现了小小的错误,人工帮助了一下:
事实上,要让整条生产线有很高的可靠性和鲁棒性,那是相当困难的。如果真的要让生产线24小时无人看管地运转,恐怕是非常难做到的。 顺便说一下,如果你要做这个实验,最好不要选第二步灌装,因为一般来说,一开始写的程序都不完善,难免要出现下面瓶子根本没有来,灌装阀门就打开的情况,结果就是东西全部都撒到外面了,这样你就得搞卫生了。 在Youtube看到,居然有人有西门子Simatic S7-300当娱乐设备,呵呵。 </p>
7/18/2009 学期马上结束了,主要考试要开始了一共七门考试,从7月6日持续到9月16日,折腾死人了,考试结束之前不再更新博客了。
德国考试分数可以得到如下等级,由好到差排列,红色为不及格:
我总结一下这学期在各门课上学到的东西,按照考试先后来: 大功率变速器系统工程和设计:这门课在上学期“传动技术”的基础上进一步讨论了在极大功率的变速箱设计时候需要注意的问题。大功率一般指的是“兆瓦(MW)”级别的变速器,典型的应用是轮船、发电站、大型工业设备如水泥工业等。上学期“传动技术”主要是针对变速和传动系统的理论设计,包括多级齿轮变速器、行星齿轮变速器、无极变速器、功率分配、功率合并、差速器等,并不考虑具体使用环境和大小。本学期的课程需要具体考虑比如齿轮的表面强度、齿根强度、齿轮的失效、滑动轴承等具体问题。该课由Hirt教授授课,Hirt教授曾经是目前全球大功率变速器市场领先者Renk的董事会成员之一,现在是慕尼黑工业大学名誉教授、德国传动研究协会(FVA)的主席。 液压技术应用和控制:该课对整个液压系统从驱动、执行元件、控制(Steurung und Reglung)以及附属原件(管道、油箱、压力储存原件、过滤器等)进行了详细的介绍。液压系统目前普遍应用于各种机械产品中,如汽车、飞机、工程机械等。液压传动和机械传动相比其优势是容易布置,并且相对于电力传动有着更高的传递效率。该课有Renius教授授课,他是VDI巴伐利亚分会的Boss。 现代控制理论1:提到经典的控制理论,我们就可以想到传递函数、根轨迹、微分/比例环节等。而现代控制理论则基于系统的状态控制。本学期主要针对的是线性非时变系统(Linear zeitinvariantes System),介绍了通过特征值、特征向量设计控制器,设计状态观测器(Zustandsbeobachter)、Entkopplung、Störgrößenaufschaltung、Modellgestützte Vorsteuerung,最后两节课初步介绍了非线性系统的控制器设计。非线性系统是下个学期的主要研究对象。授课是Lohmann教授。 建模和虚拟:该课是机械的基本课程之一。主要是介绍如何把一个实际的系统进行理论建模以及在计算机中进行虚拟。建模和虚拟在机械设计中越来越重要。目前,几乎任何的设计都无法离开有限元分析和模态分析。该课分为三部分,分别由Schiller、Schilling和Baier教授授课。第一部分以理论为主,对该课的内容进行了粗略的介绍。第二部分是以流体力学/热力学为基础的建模和模拟。最后一部分主要是idui结构的建模和模拟,以有限元和模态分析为主。 汽车动力学:这课选得不好和我的方向关系不太大。主要是介绍了汽车在稳定和非稳定的运行状态下的各个参数的分析,在汽车行业中,这是一个非常重要的领域。主要分析对象是转向系统(刹车-转向分析、转向回正、侧风、直线行驶、挂车),刹车系统,悬挂系统等。授课是Heißing教授。 运动技术:该课程主要以铰链四杆机构为基础,介绍如何设计杆件传动系统。杆件传动系统在汽车以及工业设备上比较常见,典型的应用比如敞篷汽车的掀盖机构,生产线上的一些如自动包装机构等。授课是Irlinger博士。 6/17/2009 学生日:震耳欲聋——涡轮燃气发动机今天又到了机械系学生日(Tag der Studenten),早上出门我思考了一下是否要带相机,最后没带,有点后悔。本来以为会是去年那些东西重新翻出来给我们看看。 当然了,好多东西都是去年看到过的,比如iwb学科的启动生产机器人,比如fml学科的物流仓库模型,比如Akaflieg协会的那些滑翔飞机,还有火箭协会的小火箭。 这次出现一个新的协会:HUMMINGBIRD TUM GAS TURBINES (http://www.tum-gasturbines.de/)。看名字就知道了,该协会是研究燃气轮机的。该协会是我目前看到的真的搞出东西的协会。当然,协会受到机械系飞机驱动学科的支持(Lehrstuhl für Flugantriebe)。
燃气轮机分为轴式燃气轮机和喷射式燃气轮机。前者的典型应用于船,发电站等,后者则主要应用于喷气式飞机。 上涂前面带螺旋桨的为轴式燃气轮机,螺旋桨可以替换成比如发电机,变速箱等部件。后面在玻璃罩中的为喷射式燃气轮机,如飞机发动机一样,前面进气后面喷气。 两者使用的燃气轮机单元都是相同直径,110毫米,主要技术参数如下:
今天,在机械系后面的湖边,协会在三个时间段举行了三次燃气轮机点火运行展示。给人的感觉是转速极高,声音如飞机起飞,胆小者在边上估计会产生一种恐慌感。很难让人相信如此“娇小”的东西能有这般能耐。
一般航空用的喷射燃气轮机采用多级压缩,这两个模型均采用了单极压缩,最简单的结构,我大约绘制如下: 最后,从维基百科转一个大型的航空用喷气式燃气轮机的示意图,可以看到多级压缩。 热力学过程: 6/1/2009 开学一个多月,考试也接近了夏季学期给人的感觉就是特别短,三天两头放假。开学5周,考试的气息已经越来越浓了。
4/29/2009 成绩呀成绩盼星星盼月亮终于所有成绩都出来了,分数并不怎么好看。
成绩序列从高到低为,红色为不及格: 4/21/2009 新学期开始终于,收到zopmaster的电子邮件,标志着又有考试成绩出来了。Leichtbau(EN: Lightweight structure)和Mechanik(动力学和连续力学),作为两门危险课程,终于站到了及格的队列(都拿了3.7)。至此,可以预见,上学期所有的考试都通过了,两门信心满满的课(Verbrennungsmotoren - 燃烧发动机和Antriebssystemtechnik - 传动技术)成绩虽然尚未出来,但是应该不会比预期糟糕很多。 这学期基本定了这些课:
最后,一定要说明一点,每次我和别人说发动机的时候,大家都会被一个概念框死,就是发动机只能使用汽油或者柴油。 事实上,在研究领域,发动机被分成Otto发动机和Diesel发动机(Otto和Diesel是两个人的名字!和燃料根本就没有关系。),他们能够使用的燃料分别是不易自燃(Zündunwillg)的碳氢化合物和容易自燃(Zündwillig)的碳氢化合物。所以,基本只要是能够燃烧的液体和气体,都可以被发动机所使用! 中国的好几个省份都已经试点在汽油里面参入大约20%的乙醇来减少石油的消耗!在北美和南美洲,大部分的汽油都是参入乙醇的! 3/17/2009 梅赛德斯-奔驰:7速自动变速器我发现大家都放假了,都很无聊嘛,我还在为考试奋斗,周四考最后一门:传动技术! --------------------------------------------------------------------------------------- 梅赛德斯-奔驰的7速自动变速器采用4个行星齿轮结构。其中两个行星齿轮系组成一个Simpsons-Satz。控制部件采用了多达7个的离合装置,每一个档位需要锁止3个离合装置。 分析后可以得出结论:
--------------------------------------------------------------------------------------- 请计算每个档位(7个前进档,2个倒车档)的变速比和效率。 变速器: 示意图: 档位控制逻辑: 计算过程: 1档:变速比4.3717,效率95.91%;
2档:变速比2.8552,效率98.25%; 3档:变速比1.919,效率98.9%;4档:变速比1.3676,效率99.46%; 倒档1:变速比-3.417,效率93.65%;
倒档2:变速比-2.2317,效率95.93%; 3/12/2009 Master的新APSO!刚刚被力学折磨完,闲来无事,仔细阅读了慕尼黑工业大学《Allgemeine Prüfungs- und Studienordnung》,发现新的Master学制有下面几个地方值得注意。 APSO §10
Abs.1 Satz 6: Studierende, die die sich gemäß Satz 2 ergebende jeweilige Semester-Creditzahl um mindestens 15 Credits unterschreiten, werden verwarnt. 第一节,第6句:每学期根据第2句获得的学分低于15分的学生会被警告。 Abs. 2: In Bachelor- und Masterstudiengängen ist bis zum Ende des zweiten Semesters eine in der FPSO zu bestimmende Anzahl von Modulprüfungen aus den Grundlagen des jeweiligen Studiengangs zu erbringen. 第二节:Bachelor和Master的学生,在第二学期结束必须要完成FPSO规定的一定数量的基础课程。 Abs. 4: In Masterstudiengängen sind darüber hinaus in den in der jeweiligen FPSO festgelegten Modulen
zu erbringen. 第四节:Master的学生,必须要在FPSO规定的课程内完成
APSO §23
Die Abschlussprüfung ist endgültig nicht bestanden, wenn
毕业审查最终不通过(无法毕业),当
APSO §24
Abs.1: 1 Ist eine Modulprüfung in einem Pflicht- oder Wahlpflichtmodul nicht bestanden, so muss diese Modulprüfung wiederholt werden. 2 Die Wiederholungsprüfung ist in der Regel innerhalb einer Frist von sechs Monaten nach Bekanntgabe des Prüfungsergebnisses abzulegen. 3 Geschieht dies nicht, so gilt die Wiederholungsprüfung als abgelegt und nicht bestanden. 4 Prüfungen in Pflicht- oder Wahlpflichtmodulen müssen bestanden sein. 5 Die FPSO kann eine kürzere als die in Satz 2 bestimmte Frist festlegen. 第一节: 1 必修考试和选择必修考试没有及格,必须要重考。2 重考通常要在6个月之内在考试委员会的公式后参加。 3 如果没有参加,则被视为重考没有及格。4 必修考试和选择必修考试必须及格。 5 FPSO可以规定一个比该节第二句更短的重考时间。 Abs. 5 1 Eine nicht bestandene Modulprüfung, die im Rahmen einer nach der jeweiligen FPSO abzulegenden Grundlagen- und Orientierungsprüfung studienbegleitend abgelegt wurde, kann nur einmal wiederholt werden. 2 Im Übrigen können nicht bestandene Modulprüfungen unter Beachtung der in § 10 festgelegten Fristen beliebig oft wiederholt werden. 3 Dies gilt nicht bei Nichtbestehen infolge einer Täuschung oder eines Ordnungsverstoßes gem. § 22. 4 In diesem Falle kann die nichtbestandene Prüfung nur einmal wiederholt werden. 5 Bestandene Studienleistungen werden bei der Wiederholung der nicht bestandenen Modulprüfung für maximal zwei Wiederholungsmöglichkeiten berücksichtigt. 6 Danach ist das ganze Modul zu den geltenden Prüfungsbestimmungen zu wiederholen. 第五节:1 如果考试在FPSO规定的基本和方向性的考试中没有及格只能补考一次。2 一般情况下,没有及格的模块考试在第10章所规定的学习时间内可以多次重考。3 前面这条规定不适合根据22章由于考试作弊或者违反考场纪律而被判为不及格的考试。 4 在这种情况下,考试只能被重考一次。5 已经获得的学习效力只能在两次重考的范围内有效。6 之后,整个学习环节必须重新学习。 2/3/2009 考试委员会很强硬嘛
根据法律部门的答复,已经定在明天的考试,即使公共交通罢工,必须如期举行。学生如何来学校那是学生自己的事,更何况罢工已经事先通知! 12/20/2008 下学期开始巴伐利亚高校取消50欧管理费尊敬的女士和先生, 至今为止,每学期交费592欧包括了以下的内容:
巴伐利亚科技部现在通知我们,从2009年4月1日开始取消管理费。因此我们希望请求您 - 如果您还没有汇出下学期学费(汇款截止期2009年2月15日)那么在您汇款时,请从592欧里扣去50欧,也就是只需要汇款542欧。
新的542欧的汇款单学校不再单独寄送。如果您已经汇出了592欧,我们会将50欧退还回您汇款的账户中。您不需要履行特别的手续。但是这对于采用国际汇款的情况不适用,这种情况我们必须要有IBAN和BIC/SWIFT号码,账户拥有者姓名以及银行名称。如果您缴纳了现金,我们希望您尽快通过电子邮件beitragsmanagement@zv.tum.de 将您的帐户信息告诉我们。
这封电子邮件是自动生成的。
12/16/2008 本学期的Exkursionen这学期注册了两个Exkursionen,一个是某核电站,感觉会比较无聊。今天,《传动技术》的Exkursion也开始注册了,有两个选择,一个是Getrag,一个是ZF,我想也没想就注册了ZF。
ZFZF创建于1915年,总部位于博登湖(Bodensee)边Friedrichshafen,员工总数约60000,2007年销售额126亿欧元。ZF的主要产品是传动部件以及车辆的配件。 1915年,ZF在博登湖边的Friedrichshafen以“齿轮制造(Zahnradfabrik)有限公司”的名字创立,当时的目标是为齐柏林公司制造更完善的变速箱。齐柏林有限公司的发展主管Alfred Graf von Soden-Fraunhofen希望在齿轮制造过程中使用瑞士工程师Max Maag发明的方法。之后,Zahnradfabrik(简写ZF)则变成了一个制造飞机、机器和载重汽车的变速箱以及齿轮的名称。 1921年公司改制成股份制,并沿用名字„Zahnradfabrik Friedrichshafen AG“到1991年。1992年初,公司新名字“ZF Friedrichshafen”投入使用,更改名字的原因是ZF不断扩大的全球机构以及其产品性质的逐渐改变。他们不仅仅制造齿轮,而是提供了整个系统的配件。ZF是全球15大汽车配件供应商中的第三个德国企业。 ZF的6速自动变速箱:基于简化行星齿轮结构(Kompakt-Planetengetriebe),由两组行星齿轮组成,3个自由度,每固定两个自由度可获得一个变速比。包括倒车档,一共为7个变速比。 图1:实物 图2:图示 改变速箱比较经典。效率很非常好。注意这里的效率只考虑的齿轮拟合的效率,而没有计算轴承、离合器的效率。在匀速运转的时候,我们可以不考虑转动惯量(Trägheitstensor)带来的能量损耗。 在TUM机械系FZG门口有1:1实物摆着,有兴趣可以去看看。
GetragGetrag在斯图加特的Untergruppenbach,2007年销售额26.04亿欧元。公司创建于1935年,最初的名称叫“齿轮和变速箱厂”,目前在中国南昌有分厂。Getrag也生产许多轿车的变速器,比如宝马1系,法拉利的一些等。 Getrag的Vorlesung已经上过,主要是讲双离合器变速器(德语:Doppelkupplungsgetriebe,缩写DKG;英语:Dual Clutch Transmission,缩写DCT)。在Vorlesung上,Getrag的人说10年之后,DCT变速器要占所有轿车变速器的50%以上。 目前,轿车变速器的情况是,普通自动变速器AT占多数,还有相当一部分手动变速器MT,另外小部分是无级变速器(CVT;德语:Stufenloses Getriebe)。从舒适性来说,前两种变速器的换挡均有冲击感,加速不连续,无级变速器显然是最舒服的。但是无级变速器的致命缺点也是很明显的,不论什么结构,轿车用无级变速器都离不开摩擦传动——用链(奥迪)或者钢带(本田等),那么带来的问题就是机械效率低下,宏观上来看就是废油,并且增加二氧化碳排放。也可以制造基于行星齿轮的无级变速器,但是这种结构需要两个输入轴(轴1和轴s)一个输出轴(轴2),两个输入轴1和s的转速关系决定了轴1->轴2的传动比,这种结构摆脱了摩擦传动,但是两个输入轴又无法再汽车上实现,且要固定传动比需要精密的控制技术。 DCT可以说取两者的长处,关键是采用两个中间轴(Zwischenwelle),既不会产生换挡的顿挫感,又不通过摩擦传动,确实挺有前景。缺点是结构稍微复杂,同步器一个也不能少(前面ZF的6速自动变速器不需要任何同步器),两个离合器,装配维修都麻烦。 目前,在德国产的轿车上已经开始应用DCT了,比如大众轿车上的变速器DSG250,大众从2003年开始就在部分型号的Golf上配备了这种变速器。DSG是英语Direct Shift Gearbox的缩写,他提体现了双离合器(DCT)的特征,没有换挡时候上离合器动力断开的顿挫感,而是“直接”加档。 放点DCT的结构:
那个Automatisierungstechnik的Exkursion是去核电站,哪个核电站没说,但其实我也没什么兴趣。早年去参观过一个日本的核电站(顿贺核电站),没什么好看,安检都要搞很久。 Höhn教授说了ZF和Getrag都会提供实车体验,当然学生只能坐在车上,不能开车。其实,上学期Ikom(慕尼黑工业大学企业交流会:http://www.ikom.tum.de)搞的宝马研究和创新中心(BMW FIZ: Forschungs- und Innovationszentrum)的Exkurion也是实车体验,据说还有类似自动刹车系统等新功能,可以我那个时候没来得及注册。IKOM三天两头有Exkursion,上个月刚刚参观了奥迪(Ingolstadt),前个月参观德国铁路ICE的调度中心。
注意:贴出的图片和变速箱结构均不允许转载!版权是TUM机械系FZG(Forschungsstelle für Zahnrad und Getriebebau)学科的。 11/11/2008 总算拿到一张证书:Vordiplomzeugnis
10/14/2008 2008/2009冬季学期学期计划预选的专业模块:
预选的课程列表:
2008/09冬季学期宣讲课时间: 2008年10月13日-2009年2月7日。 考试时间:
考试注册日期:2008年11月11日-2008年11月13日。 |
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