Herzlich Willkommen zum K2-Tutorium

Transkript

1 Willkommen Herzlich Willkommen zum K2-Tutorium 1. Tutorium SoSe 13 Folie 1

2 Zeitplan Tutorium Thema Zahnradgetriebe Modellbildung Getriebe & Abgabe 1. Testat ANMELDESCHLUSS QISPOS (26.04.) Dauerfestigkeit I (Modellbildung) Dauerfestigkeit II (Berechnung) & Abgabe 2. Testat Federn Schraubenverbindungen & Abgabe 3. Testat Endabgabe von 12:00 13:00 (H3006) :00 schriftlicher Test (75 min.) Achtung: Tutorien finden für die jeweilige Gruppe aller 14 Tage statt 1. Tutorium SoSe 13 Folie 2

3 Einführung und Einteilung Anmerkungen zur Hausaufgabe: -Alle Testate und die Endabgabe werden in Zweiergruppen - Es werden nur mit dem Computer angefertigte Abgaben gewertet. Handzeichnungen und Skizzen sind zulässig, CAD wird aber empfohlen (Achtung: Ab K3 ist CAD Pflicht) - Die Hausaufgabe steht bereits online - Pro Tutorium maximal 7 Gruppenabgaben 1. Tutorium SoSe 13 Folie 3

4 Einführung und Einteilung K2 Homepage auf Zugangsdaten: Benutzer: k2kurs Passwort: dubbel Hier stehen Tutoriums und Vorlesungsfolien, die Hausaufgabe, Unterlagen für die große Übung und zur Klausurvorbereitung online. Unterlagen für das Tutorium (Aufgabenstellung) bitte selbst ausdrucken und mitbringen. 1. Tutorium SoSe 13 Folie 4

5 Gestaltungsfehler 1. Tutorium SoSe 13 Folie 5

6 Übersicht 1. Tutorium SoSe 13 Folie 6

7 Gestaltungsfehler Falsch 1. Tutorium SoSe 13 Folie 7

8 Gestaltungsfehler Richtig 1. Tutorium SoSe 13 Folie 8

9 Gestaltungsfehler Falsch 1. Tutorium SoSe 13 Folie 9

10 Gestaltungsfehler Richtig 1. Tutorium SoSe 13 Folie 10

11 Zahnradgetriebe 1. Tutorium SoSe 13 Folie 11

12 Unterteilung nach Zahnradarten Einstufiges, Schneckengetriebe Einstufiges, geradverzahntes Stirnradgetriebe Einstufiges, schrägverzahntes Stirnradgetriebe Zahnradstangengetriebe Quelle: Decker, 12. Aufl., S.461 Geradverzahntes Kegelradgetriebe 1. Tutorium SoSe 13 Folie 12

13 Zahnradgeometrie Eingriffswinkel n Grundkreise A ohne PV n B C D E D A Eingriffswinkel B Fußkreisdurchmesser C Kopfkreisdurchmesser D Teilkreisdurchmesser E Grundkreisdurchmesser 1. Tutorium SoSe 13 Folie 13

14 Zahnradherstellung Zahnradherstellung Quelle: Niemann/Winter: Masch.Elemente Herstellung durch Rotation des Werkstücks und rotatorischtranslatorische Bewegung des Fräsers. Alternative Herstellungsarten: Fingerfräser (keine ProfilVerschiebung) Stoßen u.a. 1. Tutorium SoSe 13 Folie 14

15 Zahnradherstellung Video 1. Tutorium SoSe 13 Folie 15

16 treibend z 1 M t.an Getriebe: Übersetzung getrieben z 4 M t.ab Für jede Stufe gilt: i n n treibend getrieben n n 1 2 getrieben z 2 treibend z 3 Kinematisch-Konstruktive Gesetzmäßigkeit: v v m m v1 n r r d z n v r d z r2 BIld: Decker, 12. Aufl., S.541 (betragsmäßige Betrachtung) 1. Tutorium SoSe 13 Folie 16

17 Getriebe: Übersetzung und Verluste Wie werden Momente übersetzt? P M 2 n P M 2 n Annahme 100% 1 n n i M M Verluste: Planschverluste Wälz- bzw. Gleitverluste an den Zahnradflanken durch Reibung Lagerreibungsverluste Dichtungsreibungsverluste Wirkungsgrad eines einstufigen Stirnradgetriebes bis zu ca. 98% (Quelle: Decker, Aufl. 12, S.506; Dubbel, Aufl. 22, S. G117) 1. Tutorium SoSe 13 Folie 17

18 Freischnitt der Zahnkräfte Regel: Kräfte auf das Zahnrad einzeichnen Tangentialkräfte weisen am getriebenen Zahnrad in Drehrichtung, am treibenden der Drehrichtung entgegen. 1. Tutorium SoSe 13 Folie 18

19 Zahnrad-Gestaltung Härteverzug und Zerspanvolumen gering kleine Schwungmasse 1. Tutorium SoSe 13 Folie 19

20 Aufgabenstellung - Zweistufiges Stirnradgetriebe Die Einleitung des Antriebsmomentes erfolgt durch eine Passfederverbindung über die Antriebswelle mit dem Zahnrad Z 1, das sich mit dem Zahnrad Z 2 im Eingriff befindet. Beide sind fliegend gelagert. Dies ist die erste Stufe des Getriebes. Die 2. Stufe wird durch das Ritzel Z 3 und Zahnrad Z 4 gebildet. Die Zahnräder sind durch Passfedern mit den Wellen verbunden. Antriebsleistung P an = 3 kw Antriebsdrehzahl n an = 800 min -1 Abtriebsdrehzahl n ab = 80 min -1 ± 2 % Wellenwerkstoff Baustahl C22, vergütet Schrägverzahnungswinkel β t = 15 Z4 Z1 Z3 Z2 1) Berechnen Sie die Aufteilung der Gesamtübersetzung auf die Getriebestufen 1 und 2 unter dem Gesichtspunkt gleicher Zahnradstufen. Wählen Sie übliche Zähnezahlen für z 1 und z 3. 2) Berechnen und wählen Sie nun die Zähnezahlen z 2 und z 4. Kontrollieren Sie, ob die Abtriebsdrehzahl innerhalb der vorgegebenen Toleranz eingehalten wird. 3) Führen Sie eine überschlägige Berechnung des Mindestwellendurchmessers durch und wählen Sie genormte Werte für den Modul jeder Zahnradstufe. Hinweis: Nutzen Sie die Zahnradmindesthöhe nach Decker (12.Aufl, S. 509)! 4) Berechnen Sie die Achsabstände und alle Teil-, Kopf- und Fußkreisdurchmesser, sowie die vorhandenen Kräfte. 5) Nennen Sie Vor- und Nachteile einer Schrägverzahnung. 1. Tutorium SoSe 13 Folie 20

21 Hinweise zur Aufgabenstellung Modulreihe (DIN 780): Bestimmung der zulässigen Schubspannung Quelle: Niemann, Maschinenelemente, Bd. 1, Aufl. 2, 1975, Tab.17/1 1. Tutorium SoSe 13 Folie 21

22 Hinweise zur Aufgabenstellung Bestimmung der zulässigen Schubspannung Quelle: Niemann, Maschinenelemente, Bd. 1, Aufl. 2, 1975, Tab.17/2 1. Tutorium SoSe 13 Folie 22

23 Hinweise zur Aufgabenstellung Bei vorliegender Aufgabe nur eine geometrische Auslegung keine Festigkeitsbetrachtung (Festigkeitsbetrachtungen in K3) Ausführungen von Ritzeln (nach Decker) Mindesthöhe eines Zahnrads : Abstand Nuttiefe der Nabe bis zum Kopfkreisdurchmesser, mind. vierfaches Modul, bzw. bis zum Teilkreisdurchmesser das dreifache Modul. Quelle: Decker 12. Aufl, S Tutorium SoSe 13 Folie 23

24 Hinweise zur Aufgabenstellung Passfederauslegung nach DIN : Zu bestimmende Kennwerte - Wellendurchmesser d1 - Form (Bsp. A, B, ) - Passfederhöhe- und breite - Wellen- und Nabennuthöhe/breite - Optional: Tragende Länge der Passfeder 1. Tutorium SoSe 13 Folie 24

25 Zahnradauslegung Schrägverzahnung Geradverzahnung Teilkreisdurchmesser d 1 z 1 m t mt m n (tangential) Modul (tangential) Eingriffswinkel Grundkreisdurchmesser m t tan d mn cos t d b1 1 tan n cos cos t 0 mt m n 0 t t n n Kopfkreisdurchmesser Fußkreisdurchmesser d a1 d 1 2 m n d f1 d 1 2 m n c c 0,1...0,3m n 1. Tutorium SoSe 13 Folie 25

26 Zahnradauslegung Schrägverzahnung Geradverzahnung Tangentialkraft F t1 M t1 d 1 2 Radialkraft Axialkraft Zahndicke F a F 1 t 1 Fr 1 Ft 1 tan t tan sn 1 m n Tutorium SoSe 13 Folie 26