2. Löten 2.1. a) die Lötfläche ist ausreichend, τ a = 1,67 N/mm 2 < τ a zul = 30 N/mm 2 b) Länge 11 mm 2.2. a) 12 kn b) hartgelötet 2.3.

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1 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 7 2. Löten 2.. a) die Lötfläche ist ausreichend, τ a =,67 N/mm 2 < τ a zul = 30 N/mm 2 b) Länge mm 2.2. a) 2 kn b) hartgelötet

2 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 8 3. Schweißen 3.. a) Für Doppel-Flachkehlnaht 63 N/mm 2 < σ zul = 70 N/mm 2 ausreichen b) σ Zug + σ Biegung = 20 N/mm 2 > σ zul nicht ausreichend c) σ Biegung = 234 N/mm 2 > σ zul nicht ausreichend 3.2. Laserstrahl, Elektronenstrahl, Mikroplasmaschweißen 3.3. a) Die Schweißung beginnt genau an der Berührungsstelle. Mehrere Buckel gleichzeitig schweißbar. Es wird max. Schweißfestigkeit im Vergleich zu Punktschweißen erreicht. Geeignet für Bleche mit großen Dickenunterschieden. b) bei 3.2 mit den unterschiedlich dicken Blechen

3 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 9 4. Kleben 4.. a) 7,8 Nm; gerechnet mit τ zul = τ kb b) Annahme: Welle S235 (St37) mit R m = 370 N/mm 2 τ tb 0,67 R m Klebelänge = 3 mm 4.2. Schälung und Klaffung Spannungsspitzen am Kleberand a) doppelseitiges Klebeband z.b. 0,05 dick in Größe der Metallfolie blasenfrei aufrollen. Metallfolie aufrollen b) Metallfolie mit Klebeschicht ausgerüstet beziehen.

4 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 0 6. Verbindungen Es gibt meist eine Vielzahl von Lösungen, deshalb wird immer nur eine als Beispiel gezeigt. 6.. a) b) aufgeklebt mit 2-Komponenten-Epoxidharz-Kleber od. doppelseitigem Klebstreifen. c).d) a)

5 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite b) c)

6 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite Annahme: St-Blech 6.7. a) b) c)

7 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite a) b)

8 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite

9 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 5 7. Passungen a) Welle Teil C: h7; Bohrung Teil A: X7 b) Welle Teil B: h7; Bohrung Teil C: F (es sind auch andere Kombinationen möglich) Teil Ø8 Ø6 Ø4 H7 2 r7 H7 3 f7 r7 4 H a) (es sind auch andere Kombinationen möglich Welle Bohrung Übermaßpassung Übergangpassung Spielpassung h8 X7 K7 F7 b) (es sind auch andere Kombinationen möglich) Bohrung Welle Übermaßpassung Übergangpassung Spielpassung H6 r7 j7 g Passung (4) a) Einheitswelle, weil überall klein h, mit Ausnahme der letzten Passung, die weder Einheitswelle noch Einheitsbohrung zuzuordnen ist. b) Spiel, Spiel, Übermaß, Übergang, Übermaß, falsch, Spiel, Spiel c) 0h2 / 0R2 nicht zweckmäßig wegen großem Unterschied im Toleranzgrad 2 und 2. 6 h6 / 8 R7 ist falsch wegen unterschiedlichem Nennmaß. d) 2 g6 / 2 F7 weil weder die Welle h, noch die Bohrung H hat.

10 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite Gelenkverbindung (eine Zeile ist eine mögliche Kombination, es sind auch andere Kombinationen möglich) Maß Ø4 3 Teil 2 3 F7 X7 h8 G6 P6 h6 D9 S6 h7 F9 G6 D9 D h9 h6 h8 h 7.9. a) P7 oder P9 b) E7 c) Kleinstspiel: 0µm; Größtspiel: 34µm Einheitswelle wegen a); b); d); e); damit passen auch: c); g) 3.2 Spiel: a); c); d); f) ) ) Antwort nicht erforderlich, weil sie ohne Passungstabelle streng genommen nicht möglich ist. 3.3 d) ist nicht zweckmäßig, weil zu unterschiedliche Toleranzgrade 2 und 6. g) ist falsch, weil Nennmaße bei ISO-Passungskombinationen gleich sind. 3.4 f) 7.. Nach dem Einpressen: Kleinstspiel 29 µm, Größtspiel 77 µm 7.2. a) Einpressen des Bolzens in die Schwinge oder in die Gabel? Einpressen in die Schwinge ist günstiger, weil das Verbiegen der Gabel beim Einpressen verhindert wird. Zudem gibt ein Spiel in der Gabel eine Führung des Bolzens beim Einpressen und bei den geg. Maßen ist an der beweglichen Stelle die geringere Flächenpressung. b) Ø0 c) Teil Passung R6 2 m6 3 E a) Verringerung des Innen- d i nach dem Einpressen: 32 µm bei größtem Übermaß vor dem Einpressen 5 µm bei kleinstem Übermaß vor dem Einpressen. Die Lagerbuchse muss vor dem Einpressen d i = 6E8 haben. b) Einheitsbohrung 7.4. a) k5 b) P Die Kombination unteres Abmaß Bohrung und oberes Abmaß Welle ergibt in jedem Fall Übermaß, damit muss nur die Kombination oberes Abmaß Bohrung mit unteres Abmaß

11 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 7 Maßbereich Welle untersucht werden. kleinstes Übermaß oder größtes Spiel = oberes Abmaß Bohrung unteres Abmaß Welle; Differenz 0 bedeutet Spiel, damit Übergangspassung Differenz < 0 bedeutet Übermaß, damit Übermaßpassung. Oberes Abmaß Bohrung in µm für Unteres Abmaß Welle in µm für h Differenz Bohrung Welle Ergebnis R7 h6 h7 h8 h Differenz Ergebnis Übermaß Übergang Übergang Übergang h6 h7 h8 h Differenz Ergebnis Übermaß Übergang Übergang Übergang R8 bzw. R9 h6 h7 h8 h Differenz Ergebnis Übermaß Übermaß Übergang Übergang h6 h7 h8 h Differenz Ergebnis Übermaß Übermaß Übergang Übergang 7.6. Differenz Wärmedehnung Al zu St d = 0 µm P a) H7/e8 oder H8/e7 b) , , E ,68 + 0, C0

12 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 8 8. Schrauben 8.. d = 4 mm; gerechnet mit τ a zul = 0,8σ z zul σ L = 750 N/mm 2 > R e nicht zul a) 75 N/mm 2 b) höchstzul. Belastungskraft F B0 = 274 N; gerechnet mit umgestellter Formel für σ V nach F V mit σ V = σ zul c)weil der Reibungswinkel größer ist als die Gewindesteigung, kann die Schraube durch eine Axialkraft nicht in Drehbewegung gebracht werden. Damit kann sich eine statisch belastete Schraube nicht selbständig lösen Wenig Setzfugen Nicht eingeschraubte Schraubenlänge lang Volles Anzugsmoment Kleine Steigung Große oder kegelige Auflagefläche des Schraubenkopfes Großer Reibwert 8.4. Anaerobe Kleber (z.b. Loctite) 8.5. a) Es gibt auch andere Lösungen b) R m Schraube = 500 N/mm 2 (R p /R m ) Schraube = 0,8

13 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 9 9. Federn 9.. a) 0,5 N/mm b) 0,8 mm 9.2. a) 57,5 N/mm 2 b) 5,25 N c) 20 N 9.3. Die Aufgabe ist so nicht lösbar. Es fehlt die Angabe: Mindestabstände der federnden Windungen 0,6 d a) 5,44 mm b) 42 mm c) bei Mindestabstand der Windungen 47,44 mm d) 3,7 N/mm 9.4. Die strichlierten Linien sind bei den Diagrammen nicht zwingend erforderlich. a) 6,7 N b) c 2 = c Blattfeder =,05 N/mm; c Parallelschaltung = 2,05 N/mm; s max = 5,9 mm c) Kraft F 2,05 N; mm 2 N c c c 0 0 mm Weg s a) F V Blattfeder = 6,3 N; F max Blattfeder = 6,7 N Kraft bei max. Durchbiegung Kraft F [N] Blattfeder F max = 22,54 c 2 c 2 = Federrate der Druckfeder Kraft bei Berührung der Druckf. F s0 +a = 0,5 Vorspannkraft F V =6,3 c c c = c + c 2 c = Federrate der Blattfeder 9.6. Breite b 2 = 6,4 mm Dicke h 2 = mm 0 0 Weg bis Abstand Vorspannweg s 0 Druckfeder Abst. Druckfeder a Weg [mm] Weg bis max. zul. Durchbiegung Blattfeder

14 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite Mittlerer Windungs-Ø D m = 4,4 mm (mit Ø d =,2 mm) Draht- Ø d =,2 mm (aufgerundet von,2 mm) Anzahl der federnden Windungen i f = 3,5 (für Ø d =,2 mm) max. Torsionsspannung mit d =,2 ist τ max = 350 N/mm 2 Breite b = 0 mm (genauer 0,3 mm) Länge l = 48 mm {(für b = 0 mm) Länge l = 48,62 mm für b = 0,3 mm} Das Kraft-Weg-Diagramm kann natürlich auch mit der Ordinate nach oben gezeichnet sein N 0 c mm c = + c 2 c c c F m = 8 N 6 F V = 4 c c = c + c 2 2 c f V = f m = 20 mm f v = Vorspannweg der Feder (nicht 9.. gefragt) Federraten c = c 2 = N/mm Federraten c /2 = 2 N/mm (Federn und 2 parallel geschaltet) 6 N 8 c /2 c = c + 3 c / c mm a /2 = Kontaktöffnung der Federn ; 2

15 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite a) Federrate der gegebenen Feder c =,36 N/mm b) Draht Ø d 2 =,06 mm mittlerer Windungs Ø D m2 = 0,6 mm Anzahl der federnden Windungen i f2 = 5, Draht- Ø der Bronzefeder d = 0,8 mm (aufgerundet von d = 0,77 mm) Biegespannung σ bbronze = 68,7 N/mm 2 mittlerer Windungs-Ø der Feder ist D m Bronze = 6,3 mm (Schenkel a und r nicht berücksichtigt) 9.4. a) Draht-Ø d =,92 mm b) zu wählender Draht-Ø d = 2 mm c) mitlerer Windungs-Ø der Feder ist D m = 2,4 mm d) Draht-Ø d 2 =,68 mm

16 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite Gleitlager 0.. p = 0,33 N/mm 2 < 0,4 N/mm 2 nach Tabelle, Lagerbelastung zulässig u = 0,94 m/s < m/s nach Tabelle, Gleitgeschwindigkeit zulässig

17 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite 23. Wälzlager.. a) Festlager b) 0090 h, gerechnet mit f 0 = 4,; e = 0,29; Y =,54.2. a) P =,6 kn, gerechnet mit f 0 = 3; e = 0,24 b) L h = h (genauer 39500) c) f s = 5 ausreichend.3. a) Die Lebensdauer ist L h = 447 h (nach der Änderung) b) Das Lager bei B ist Festlager, weil es die höhere Radiallast hat. c) Der Außenring des Loslagers A kann losen Sitz haben, weil er Punktlast hat..4. a) C erf A = 807 N; C erf B = 2420 N Lager A: 624 mit C = 0,936 kn; Lager B: 608 mit C = 3,45 kn, C 0 =,37 kn, f 0 = 2 b) Lager B ist Festlager, weil es die höhere Radiallast hat. c) Der Außenring des Loslagers erhält Festsitz, weil er Umfangslast hat. d) F ra = 30 N; F rb = 230 N L ha = 583 h P B = 266 N gerechnet mit f 0 F ab /C 0 ; e = 0,26; Y =,7; L hb = h.5. a) Lebensdauer für Lager A nach der Änderung L h = 2950 h b) Das Lager bei A ist Festlager, weil es die höhere Radiallast hat. c) Der Außenring des Loslagers B muss Festsitz haben, weil er Umfangslast hat..6. Lager 600 mit C = 5,07 kn, C 0 = 2,36 kn, f 0 = 3 Das Lager erreicht die Lebensdauer von 0000 h nicht, rechnerisch L h = 9680 h, gerechnet mit f 0 F a /C 0 ; e = 0,30; Y =,45.7. Die zul. Radiallast beträgt F r = 585 N. gerechnet mit f 0 =. Dies ist auch die dynamisch äquivalente Belastung P, weil die Axialkraft nicht berücksichtigt werden muss.

18 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite Getriebe 4... Teilkreis- d = 2,6 mm Fußkreis- d f = 9,86 mm Profilverschiebung v = -0,5 mm die theoretische Grenzzähnezahl ist z theor = 22 (bei dieser Zähnezahl tritt bei Profilverschiebung v = -0,5 mm kein Unterschnitt auf) zunächst ohne Profilverschiebung Teilkreis- d = 9,2 mm Kopfkreis- d a = 20,8 mm die max. zul. Profilverschiebung bei theoretischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnittsgrenze ist x theor = -0,4; v theor = -0,33 mm der Teilkreis- d ist invariant, d.h. d = 9,2 mm Kopfkreis- d a = 20, mm Der Profilverschiebungsfaktor des gegebenen Zahnrades ist x = -0,375 der zul. Profilverschiebungsfaktor bei theoretischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnittsgrenze ist x theor = -0,294 d.h. gegenüber der theoretischen Grenzzähnezahl tritt Unterschnitt auf. Teilkreis- d = 7,6 mm Fußkreis- d f = 5,08 mm Teilkreis- d = 20 mm Modul m = 0,5 mm der Teilkreis- d ist invariant, d.h. d = 20 mm die max. mögliche negative Profilverschiebung bei theoretischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnittsgrenze ist x theor = -0,42; v theor = -0,33 mm Kopfkreis- d a = 20,4 mm Fußkreis- d f = 6,54 mm a) Modul m =,2 mm Teilkreis- d = 43,2 mm Profilverschiebung x = 0,5; v = 0,6 mm b) theoretische Grenzzähnezahl bis Profilverschiebung auftritt z = Teilkreis- d = 23,4 mm 2. die max. zul. Profilverschiebung bei theoretischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnitts grenze ist x theor = -0,529; v theor = -0,477 mm 3. der Teilkreis- d ist invariant, d.h. d = 23,4 mm der Kopfkreis- ist d a = 24,25 mm a) Werte nicht gerundet Teilkreis- d = 2,647 mm Modul m = 0,6765 mm, nicht genormt b) Fußkreis- d f = 9,659 mm (bei Annahme Zahnfußhöhnfaktor h f * =,)

19 Lösungen zu Übungen Feinwerktechnische Konstruktion - V.04 Seite a) Modul m =,5 mm b) Bohrung D = 4,4 mm a) Profilverschiebungsfaktor x = -0,5 b) der zul. Profilverschiebungsfaktor bei theoretischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnittsgrenze ist x theor = -0,76, d.h. es ist noch Sicherheit zur Unterschnittsgrenze gegeben a) Zähnezahl z = 2 b) der zul. Profilverschiebungsfaktor bei praktischer Grenzzähnezahl bis zur Unterschnittsgrenze ist x prakt = -0,4, d.h. die Unterschnittsgrenze ist überschritten und damit tritt Unterschnitt auf. c) der Zahnfuß wird geschwächt Festigkeitsverlust die Eingriffsstrecke wird verkürzt besonders schädlich bei kleiner Überdeckung a) d = 6,5 mm, d 2 = 44,5 mm d b = 6,2 mm, d b2 = 4,82 mm b) h a = 0,5 mm, h f = 0,625 mm c) d f = 5,25 mm, d a = 7,5 mm d) a = 25,5 e) Bei Profilverschiebung wird das Herstellprofil entweder um den Wert der Profilverschiebung vom Mittelpunkt weg (positiv) oder zum Mittelpunkt hin (negativ) verschoben a) d = 6,8 mm, d 2 = 36,4 mm d b = 6,39 mm, d b2 = 34,205 mm b) h a = 0,4 mm, h f = 0,5 mm c) d f = 5,8 mm, d a = 7,6 mm d) a = 2,6 e) Zahnbruch (Gewalt- oder Dauerbruch), Pittingbildung, Fressen, Verschleiß a) z 2 = 5 auf ganzzahligen Wert gerundet b) d = 9,5 mm, d b = 8,927 mm c) h a = 0,5 mm, h f = 0,625 mm d) d f = 8,25 mm, d a = 0,5 mm e) a = 7,5 f) positive Profilverschiebung: Zahn wird dicker (höhere Festigkeit), Zahnkopf wird spitzer (begrenzt mögliche Profilverschiebung), Tragfähigkeit wird verbessert, kleinere Zähnezahlen möglich. Bei negativer Profilverschiebung sind diese Wirkungen entgegengesetzt. Profilverschiebung beeinflusst Zahnspiel und/oder Achsabstand. g) Toleranz- und spielbedingt haben Zahnradpaare im Allgemeinen etwas axialen Versatz. Wenn das Ritzel breiter ist, ist immer die gesamte Breite des Rades im Eingriff. Wegen z.b. Materialeinsparung, geringerer Zunahme des Massenträgheitsmoments und des Gewichts, weniger Zerspanung ist es günstiger, das kleinere Ritzel breiter zu machen.