Grundlagen der Konstruktionslehre

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1 Klaus-Jörg Conrad Grundlagen der Konstruktionslehre Methoden und Beispiele für den Maschinenbau und die Gerontik 6., aktualisierte und erweiterte Auflage mit 264 Bildern, 107 Tabellen, zahlreichen Kenntnisfragen und Aufgabensteilungen mit Lösungen HANSER

2 Fach kenntnisse Inhaltsverzeichnis 7 1 Konstruktionslehre und Konstruktion Grundlagen des systematischen Konstruierens 50 3 Integrierte Produktentwicklung Konstruktionsphase Planen Konstruktionsphase Konzipieren Konstruktionsphase Entwerfen Konstruktionsphase Ausarbeiten Konstruktion und Kosten Rechnerunterstütztes Konstruieren 454 Anwendungsübungen 10 Übungsaufgaben AufgabensteIlungen Losu ngen Grundlagenkenntnisse 11 Werkstoffe Maschinenelemente 554 Literaturverzeichnis 572 Sachwortverzeichnis 586

3 Vorwort... 5 o Konstruktionslehre und Konstruktion Einführung und Erfahrungen Konstruktion im Betrieb Gerontik - Einordnung und Begriff Begriff Gerontik Zukunft-Technologien Erfahrung und Alter Demografischer Wandel Bedürfnisse der Menschen Bedeutung der Gerontik Fachgebiete mit dem Wortbildungselement Geronto Konstruktionsmethodik Konstruktionsarten Konstruktionsmethodik - Erwartungen Zusammenfassung fi Grundlagen des systematischen Konstruierens Technische Systeme Grundlagen und Begriffe Energie-, Stoff- und Informationsumsatz Black-Box-Methode Funktionsbeschreibung Wirkprinzipien für Teilfunktionen Entwicklungsschritte technischer Systeme Grundlegende Arbeitsmethoden Informationsverarbeitung in der Konstruktion Zusammenfassung Integrierte Produktentwicklung Der Entwicklungsprozess Der Lösungsprozess 83

4 8 Inhalt 3.3 Bearbeiten von Ingenieuraufgaben Ablauf bei der Lösungssuche Ablauf des Konstruktionsprozesses Interdisziplinäre Zusammenarbeit Grundlagen der Kommunikation Grundlagen der Teamarbeit Ablauf des Designprozesses, Ablauf von Ergonomieprozessen Useware - Entwicklungsprozess Kennzahlen Entwicklung und Konstruktion Aufgaben und Tätigkeiten Konstruktionsarten Durchlaufzeiten Produktprogramm und zugekaufte Leistungen Aufgaben und organisatorische Regelungen Zusammenfassung 129 IJ Konstruktionsphase Planen Planen der Produkte Klären der Aufgabenstellung Anforderungslisten Anforderungsarten Anforderungskataloge Formblatt für Anforderungslisten Aufstellen der Anforderungsliste Ergonomische Anforderungen Designanforderungen Anforderungen an Produkte der GerontikC[) Qualitätssicherung beim Planen Quality Function Deployment (OFD) " Zusammenfassung B Konstruktionsphase Konzipieren Abstrahieren und Problem formulieren Funktionsstruktur und Funktionsanalyse Lösungen finden mit merkmalorientierten Methoden Lösungen finden durch Analogien Lösungen finden durch Variation Lösungen finden durch Kombination Lösungsprinzipien suchen Analyse von Veröffentlichungen Analyse bekannter technischer Systeme Anregungen durch Analogien Erkenntnisse aus Versuchen Kreativität und Intuition 180

5 Inhalt Brainstorming Brainwriting Methode Mind Mapping Methode Morphologischer Kasten Methode der Ordnenden Gesichtspunkte Methode Konstruktionskatalog-Einsatz Methode Problemlösungsbaum Konstruieren mit Zulieferkomponenten Zulieferkomponenten und Eigenentwicklungen im Vergleich Produktentwicklung mit Zulieferkomponenten Zulieferorientiertes Konstruieren Lösungen entwickeln mit Bionik Technische Biologie und Bionik Bionischer Denk- und Handlungsprozess Ausblick und Hinweise Lösungen entwickeln mit Mechatronik Übersicht und Einführung Grundlagen mechatronischer Systeme Aktoren Sensoren Ausblick und Hinweise Lösungen entwickeln mit Gerontik@ Nutzung von Prinzipien Anzahl der Prinzipien Sieben Prinzipien der Gerontik@ Grundbegriffe des Design Die Prinzipien des Universal Design Grundbegriffe der Ergonomie Bewerten von Lösungsvarianten Grundlagen der Bewertung Vorteil-Nachteil-Vergleich Dominanzmatrix, Paarweiser Vergleich Erkennen von Bewertungskriterien Bewertung mit Punkten " Bewertungspraxis in der Konzeptphase " Qualitätssicherung beim Konzipieren Zusammenfassung 247 r:j Konstruktionsphase Entwerfen Allgemeine Forderungen an technische Produkte Arbeitsschritte beim Entwerfen Anwendung der Arbeitsschritte beim Entwerfen Gelenkige Aufhängung entwerfen und gestalten Entwerfen mit 3D-CADjCAM-Systemen

6 10 Inhalt 6.4 Grundsätze für das Entwerfen Gestaltungsgrundregeln : Grundregel "Eindeutig" Grundregel "Einfach" Grundregel "Sicher" Gestaltungsprinzipien Prinzipien der Kraftleitung Regeln zur kraftflussgerechten Gestaltung Gestaltungsrichtlinien Fertigungsgerechte Gestaltung Montagegerechte Gestaltung Lärmarm konstruieren Recyclinggerechte Gestaltung Konstruktionsablauf mit Recyclingorientierung, Entsorgungsgerechte Gestaltung Bewerten von Entwürfen Oualitätssicherung beim Entwerfen Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA) Zusammenfassung 354 IJ Konstruktionsphase Ausarbeiten Erzeugnisgliederung Zeichnungen Stücklisten Stücklistenaufbau Stücklistenarten Gliederung der Stücklistenarten Verwendung von Stücklisten Nummernsysteme Nummerungstechnik - Grundlagen Arten und Eigenschaften von Nummern Ziele der Nummerung Identnummern Klassifizierungsnummern Nummernsysteme Sachnummern Sachnummernsystem Sachmerkmale Sachmerkmalleisten Anzahl und Wertigkeit der Sachmerkmale Sachnummernsystem durch Klassifizierung über Sachmerkmale Methode zum Erarbeiten von Sachmerkmalen Oualitätssicherung beim Ausarbeiten Oualitätsdenken Zusammenfassung

7 Inhalt Konstruktion und Kosten Kostenbegriffe Kosteneigenschaften Einflussgrößen auf die Herstellkosten Anforderungen Lösungsprinzip Baugröße Stückzahl Kostengünstig Konstruieren Kostenermittlungsverfahren Relativkosten Vorteile und Nachteile Erarbeiten und Aktualisieren Darstellung und Beispiel Gültigkeit der Relativkosten Einsatz der Methode ABC-Analyse Vorgehen und Beispiele Wertanalyse Entwicklung der Wertanalyse Grundbegriffe der Wertanalyse Auswahlkriterien für Wertanalyseprojekte System Wertanalyse Methode zur Kostenanalyse Herstellkostenermittlung durch Kalkulation, Zusammenfassung Rechnerunterstütztes Konstruieren CADjCAM - Begriffe und Systeme CAD - Computer Aided Design CAP - Computer Aided Planning CAM - Computer Aided Manufacturing " " CAQ - Computer Aided Quality Assurance PPS - Produktionsplanung und -steuerung CADjCAM " CAlD - Computer Aided lndustrial Design Konstruieren mit 3D-CADjCAM-Systemen Baugruppenkonstruktion mit Skeletttechnik Informationstechnik und Konstruktionsprozess Zusammenfassung Im Übungsaufgaben Aufgabenstellungen Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt 2 478

8 12 Inhalt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Aufgabenstellungen zu Abschnitt Lösungen Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt Lösungen zu Abschnitt BI Werkstoffe Werkstoffauswahl Werkstoftbezeichnungen und Anwendungen 551 m Maschinenelemente Systematik und Einteilung " Informationsblätter Maschinenelemente '" 555 Im Literaturverzeichnis 572 Quellen und weiterführende Literatur " 572 Konstruktionslehre und Konstruktionsmethodik " 572 Integrierte Produktentwicklung 573 Qualität in der Konstruktion 575 Konzepte und Lösungsprinzipien 576 Gerontik " 578 Entwerfen Ausarbeiten 583 Konstruktion und Kosten " 583 Rechnerunterstütztes Konstruieren 584 Werkstoffe 585 Maschinenelemente 585 Sachwortverzeichnis 586

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