Kon Struk Tion

Embed Size (px)

Text of Kon Struk Tion

  • KonstruktionTeil I: Technisches Zeichnen

    Teil I I: Aus Werkstoffkunde und Fes tigkeitslehreTeil III: Maschinenelemente

    Teil IV: Konstruktionsmethoden

    Skript zur LehrveranstaltungMaschinenelemente und Konstruktion

    W. Hbner, T. Schmid

    Fachhochschule Mnchen, FB 05 Studiengang Versorgungstechnik

    c Vervielfltigung nur mit Zustimmung der Autoren2004

  • 3Inhaltsverzeichnis

    Literatur 6

    Vorwort 8

    I Technisches Zeichnen 10

    1 Darstellende Geometrie 101.1 Grundkonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2 Schiefwinklige Axonometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.3 Rechtwinklige Axonometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    2 Technische Darstellungen 222.1 Schrift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2 Einteilung technischer Darstellungen . . . . . . . . . . . . . . . 242.3 Ansichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.4 Linenbreiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.5 Bemaung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.6 Schnittdarstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

    3 Mae und Toleranzen 303.1 Normzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2 Toleranzen, Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.3 Oberachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383.4 Sonstiges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    4 Gewinde und Schrauben 424.1 Gewindearten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.2 Das metrische Spitzgewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.3 Darstellung von Gewinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.4 Wichtige Maschinenschrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.5 Schraubentabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504.6 Schraubverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.7 Schraubensicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.8 Sonstige Schrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    5 Hauptzeichnungen und Einzelteilzeichnungen 56

    II Aus Werkstokunde und Festigkeitslehre 60

    6 Aluminium und seine Legierungen 606.1 Zustandsschaubilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606.2 Warmebehandlung von Aluminiumlegierungen . . . . . . . . . 646.3 Wichtige Al-Legierungen und ihre Verwendung . . . . . . . . . 66

    7 Stahl und Eisen 687.1 Das Eisen-Kohlensto-Diagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . 687.2 Warmebehandlung von Stahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707.3 Eisen-Gusswerkstoe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747.4 Legierte Stahle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

    8 Werkstoprufung und Werkstokennwerte 788.1 Zug- und Druckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788.2 Harte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818.3 Festigkeit und Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848.4 Kerbschlagarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908.5 Werkstokennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

    9 Festigkeitslehre 949.1 Zug und Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 969.2 Biegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 979.3 Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1009.4 Knickung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1019.5 Vergleichsspannungen und Festigkeitshypothesen . . . . . . . . 1029.6 Kerbfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

  • 5III Maschinenelemente 110

    10 Walzlager 11110.1 Vor- und Nachteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11110.2 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11210.3 Klassizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11610.4 Berechnung der Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11710.5 Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12210.6 Anordnung und Fixierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12410.7 Lagerdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12710.8 Spezialliteratur zu Walzlagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

    11 Gleitlager 13011.1 Allgemeine Vor- und Nachteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13011.2 Flussige Reibung und Viskositat . . . . . . . . . . . . . . . . . 13211.3 Hochwertige Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13411.4 Einfache Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

    12 Zahnrader 14212.1 Begrie und Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14212.2 Walzkinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14412.3 Die Evolventenverzahnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14612.4 Krafte, Momente, Leistung, Ubersetzung . . . . . . . . . . . . . 15012.5 Zahnfutragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15412.6 Gestaltungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

    13 Achsen, Wellen und Naben 15813.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15813.2 Spannungen und Deformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . 15913.3 Kritische Drehzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16313.4 Zylindrische Pressverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16713.5 Sonstige Press- und Klemmverbindungen . . . . . . . . . . . . . 17413.6 Formschlussige Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17813.7 Stifte, Sicherungselemente und Bolzen . . . . . . . . . . . . . . 184

    14 Schweiverbindungen 19014.1 Schmelzschweien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19014.2 Press-Schweien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

    15 Sonstige feste Verbindungen 20415.1 Loten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20415.2 Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20615.3 Nietverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

    16 Schraubverbindungen 21816.1 Das Verspannungsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21816.2 Festigkeitsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22716.3 Ein Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23016.4 Vereinfachte Schraubenberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . 234

    17 Federn 23617.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23617.2 Die zylindrische Schraubendruckfeder . . . . . . . . . . . . . . . 24017.3 Tellerfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24617.4 Biegefedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25017.5 Drehstabfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

    18 Rohrleitungen, Dichtungen und Flansche 25418.1 Rohrleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25418.2 Dichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26118.3 Flanschverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

    19 Armaturen 27019.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27019.2 Ventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27119.3 Schieber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27219.4 Hahne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27319.5 Klappen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27419.6 Dichtungen an bewegten Flachen . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

    IV Konstruktionsmethoden 282

    20 Inhalte, Kriterien und Gestaltung 28320.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28320.2 Kriterien fur technische Produkte und Systeme . . . . . . . . . 28420.3 Methoden und Prinzipien bei der Gestaltung . . . . . . . . . . 286

    21 Konstruieren mit dem Rechner 287

  • 7Literatur zu ME und Konstruktion

    [1] Paul Bottcher u. a.:Technisches Zeichnen.Teubner, Stuttgart 19982 3 . C{{ 23,00

    [2] Martin Klein:Einfuhrung in die DIN-Normen.Teubner, Stuttgart 20011 3 . C{{ 69,00

    [3] Karl-Heinz Decker:Maschinenelemente, Gestaltung und BerechnungHanser, Munchen Wien 200116. C{{ 34,90Karl-Heinz Decker u. Karlheinz Kabus:Maschinenelemente - AufgabenHanser, Munchen Wien 200010. C{{ 24,90

    [4] Wilhelm Matek, Dieter Muhs und Herbert Wittel:Rolo/Matek Maschinenelemente.Vieweg, Braunschweig 200115. C{{ 34,90(enthalt einen Tabellenteil, der in der FH-Bibliothek separat verliehen wird)

    Aufgab ensamm lung 200011 . C{{ 26,00Formelsammlung 20016. C{{ 19,90

    [5] Wilhelm Tochtermann u. Ferdinand Bodenstein:Konstruktionselemente des Maschinenbaus. Teil 1 vergrien,Springer, Berlin . . . 19799 Teil 2 vergrien

    [6] Wolfgang Weibach:Werkstokunde und Werkstoprufung.Vieweg, Braunschweig u. Wiesbaden 200114 C{{ 26,00

    1Die Preise sind vom September 2002, lt. Auskunft der Buchhandlung Volkl

    [7] G. Niemann u. H. Winter: Bd. 1 C{{ 99,95Maschinenelemente. Bd. 2 C{{ 79,95Springer Berlin . . . 2001 Neuau. /892 /862 Bd. 3 C{{ 74,95

    [8] G. Kohler, H. Rognitz:Maschinenteile.Teubner, Stuttgart 19928. Neuauage Ende 2002

    [9] Dubbel: Taschenbuch fur den Maschinenbau(Hrsg.: Wolfgang Beitz u. Karl-Heinz Kuttner):Springer, Berlin . . . 200121. C{{ 79,95

    "Dubbel interaktiv\ (CD-ROM), 2002 C{{ 99,95

    [10] Hutte: Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften.(Hrsg.: Horst Czichos)Springer, Berlin . . . 200031. C{{ 39,95

    [11] J. Eube u. a.:Stahl, TabellenbuchBeuth, Berli n . . . 19993 .

    [12] Werner Hbner Techni sche Mechanik I I, Vorlesungsskript.FHM, FB05 VF, Munchen 200212

    Auf spezielle Literatur wird in manchen Kapiteln zusatzlich hingewiesen.

  • 9Vorwort