Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich:

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1 Studiengang Fach Art der Leistung Klausur-Knz. Wirtschaftsingenieurwesen Konstruktion I und II Prüfungsleistung WI-KO-P Datum Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich: Verwenden Sie ausschließlich das vom Aufsichtsführenden zur Verfügung gestellte Papier, und geben Sie sämtliches Papier (Lösungen, Schmierzettel und nicht gebrauchte Blätter) zum Schluss der Klausur wieder bei Ihrem Aufsichtsführenden ab. Eine nicht vollständig abgegebene Klausur gilt als nicht bestanden. Beschriften Sie jeden Bogen mit Ihrem amen und Ihrer Immatrikulationsnummer. Lassen Sie bitte auf jeder Seite 1/3 ihrer Breite als Rand für Korrekturen frei, und nummerieren Sie die Seiten fortlaufend. otieren Sie bei jeder Ihrer Antworten, auf welche Aufgabe bzw. Teilaufgabe sich diese bezieht. Die Lösungen und Lösungswege sind in einer für den Korrektor zweifelsfrei lesbaren Schrift abzufassen. Korrekturen und Streichungen sind eindeutig vorzunehmen. Unleserliches wird nicht bewertet. Bei numerisch zu lösenden Aufgaben ist außer der Lösung stets der Lösungsweg anzugeben, aus dem eindeutig hervorzugehen hat, wie die Lösung zustande gekommen ist. Zur Prüfung sind bis auf Schreib- und Zeichenutensilien ausschließlich die nachstehend genannten Hilfsmittel zugelassen. Werden andere als die hier angegebenen Hilfsmittel verwendet oder Täuschungsversuche festgestellt, gilt die Prüfung als nicht bestanden und wird mit der ote 5 bewertet. Hilfsmittel: Bearbeitungszeit: 90 Minuten Für die Aufgaben 1 bis 6: keine Anzahl Aufgaben: Höchstpunktzahl: Vorläufiges Bewertungsschema: Viel Erfolg! von Punktzahl bis einschl. Für die Aufgaben 7 bis 9: Taschenrechner der HFH, Studienbriefe, Arbeitsblätter (SB 9) ote ,0 sehr gut 90 94,5 1,3 sehr gut 85 89,5 1,7 gut 80 84,5,0 gut 75 79,5,3 gut 70 74,5,7 befriedigend 65 69,5 3,0 befriedigend 60 64,5 3,3 befriedigend 55 59,5 3,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen WI-KO-P

2 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule 1. Teil der Klausur ohne Hilfsmittel Aufgabe 1 insg. 8 Punkte Eine Bohrung hat den Durchmesser. Die Welle, die in die Bohrung gesteckt werden soll, hat den Außendurchmesser 5 0, , 0, 1 a) Welche ISO-Toleranz-Art liegt vor? Pkte b) Geben Sie das obere und untere Abmaß der Welle an. Pkte c) Benennen Sie das Kleinstspiel der Passung. Pkte d) Geben Sie das Toleranzfeld der Welle an. Pkte Aufgabe insg. 10 Punkte Einer der wesentlichsten Gesichtspunkte für ein giessgerechtes Gestalten beinhaltet die Vermeidung von Gussfehlern (Lunkern, Blasen, Risse). ennen Sie bei der Konstruktion von Gussteilen fünf einzuhaltende Regeln, mit denen solche Gussfehler vermieden werden können.. Aufgabe 3 insg. 8 Punkte Drei Federn sind entsprechend nebenstehender Skizze angeordnet. a) Geben Sie den formelmäßigen Zusammenhang der Gesamtfederrate R 13 an. b) Berechnen Sie die Gesamtfederrate, wenn gilt: R R 1000 /cm und R 000 /cm Pkte 5 Pkte Aufgabe 4 insg. 6 Punkte Kreuzen Sie in der Tabelle des beiliegenden Arbeitsblattes an, welche der nachfolgenden Aussagen für hydrodynamisch geschmierte Gleitlager für Wälzlager zutreffend sind. Beachten Sie, dass in jeder Zeile nur ein Kreuz stehen darf. Gute Stoßaufnahme und Schwingungsdämpfung Staubempfindlichkeit Hohe statische Belastbarkeit Geringe Wartung Geringe Wärmeentwicklung Geringer Schmierungsaufwand WI-KO-P Seite 1/5

3 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule Aufgabe 5 insg. 6 Punkte Geben Sie eine kurze Beschreibung zu den Eigenschaften der im Folgenden genannten Kupplungen. Wie werden diese Kupplungen noch genannt? a) Momentbetätigte Kupplungen Pkte b) Fremdbetätigte Kupplungen Pkte c) Drehzahlbetätigte Kupplungen. Pkte Aufgabe 6 insg. 10 Punkte Als Wirtschaftsingenieur nehmen Sie an einer Besprechung zwischen Maschinenbauingenieuren, Fertigungstechnikern und Fachleuten aus der Produktion teil. Auf der Tagesordnung stehen u. a. aktuelle Probleme beim Einsatz verschiedener Zahnradgetriebe. ehmen Sie zu folgenden Tagesordnungspunkten (TOP) Stellung: a) TOP: Schraubenräder Geben Sie Ihre Meinung ab, ob sich diese Räder für eine angezielte Übertragung hoher Kräfte eignen und wie hoch die Anforderungen an die Einbaugenauigkeit dieser Räder sind. b) TOP: Werkstoffeinsparung bei der Herstellung sehr großer Räder mit Zähnen aus hochwertigem Werkstoff Unterbreiten Sie zwei Fertigungsvorschläge. c) TOP: Kompakte Bauweise bei gleichzeitig großem Übersetzungsbereich ins Langsame bis ins Schnelle Schlagen Sie ein Getriebe vor. 4 Pkte 4 Pkte Pkte WI-KO-P Seite /5

4 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule ame, Vorname Dieses Aufgabenblatt ist zugleich Teil Ihrer Arbeitsblätter. Geben Sie dieses Blatt in jedem Fall zusammen mit Ihren übrigen Arbeitsblättern ab. Zu Aufgabe 4: Gute Stoßaufnahme und Schwingungsdämpfung Staubempfindlichkeit Hohe statische Belastbarkeit Geringe Wartung Geringe Wärmeentwicklung Geringer Schmierungsaufwand hydrodynamisch geschmierte Gleitlager Wälzlager WI-KO-P Seite 3/5

5 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen Aufgabe 7. Teil der Klausur mit Hilfsmitteln HFH Hamburger Fern-Hochschule insg. 17 Punkte Eine Riemenscheibe aus Stahlguss (GS-5) mit einer abenlänge von 115 mm soll mit einer Welle aus St60- durch eine rundstirnige Passfeder nach DI 6885 verbunden werden. Eine zuvor durchgeführte Festigkeitsberechnung forderte einen Wellendurchmesser von 60 mm. Das zu übertragende Drehmoment beträgt 850 m. a) Bestimmen Sie die ormbezeichnung und der Werkstoff der gesuchten Passfeder. 7 Pkte b) Bestätigen Sie die Einhaltung der zulässigen Flächenpressung bei einem Sicherheitsfaktor von. 10 Pkte Lösungshinweise: 1. Wir empfehlen zur Lösung dieser Aufgabe die Verwendung der Studienbriefe 4 und 9.. Als Länge der Passfeder ist, entsprechend der abenlänge, die nächst kleinere Abstufung zu wählen. Aufgabe 8 insg. 17 Punkte Die Verschraubung des Deckels eines zylindrischen Druckbehälters mit eingelegtem Wellendichtring soll überschlägig ermittelt werden. Es sind folgende Werte gegeben: Gasdruck im Behälter: p 1 bar Innendurchmesser des Dichtrings: d i 450 mm (gleich Behälterinnendurchmesser) Außendurchmesser des Dichtrings: 510 mm Schraubenlochkreisdurchmesser: D L 580 mm Schraubenabstand auf dem Lochkreis: b 115 mm (Bogenmaß) Ferner gilt: Die Schraubenverbindung gilt als statisch und exzentrisch belastet. Als Festigkeitsklasse der Schrauben ist 8.8 vorzusehen. Anzug der Schrauben erfolgt mit dem Drehmomentschlüssel. d a a) Ermitteln Sie die Zahl der Schrauben. 4 Pkte b) Berechnen Sie die Betriebskraft für eine Schraube, wobei davon ausgegangen wird, das der 8 Pkte Druck bis zum mittleren Dichtungsdurchmesser wirksam ist. c) ehmen Sie eine Abschätzung der Schraubengröße entsprechend der Schritte A bis D im SB 9, Arbeitsblatt.3.3, vor. Lösungshinweis: Wir empfehlen zur Lösung dieser Aufgabe die Verwendung der Studienbriefe 3 und 9. 5 Pkte WI-KO-P Seite 4/5

6 Klausuraufgaben, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen Aufgabe 9 HFH Hamburger Fern-Hochschule insg. 18 Punkte Für ein hydrodynamisch geschmiertes, vollumschlossenes Radialgleitlager liegen folgende Angaben vor: Aufzunehmende Lagerkraft: F = 5 k Wellendrehzahl: n = 600 min 1 Lagerdurchmesser: d = 10 mm Lagerbreite: b = 60 mm Relatives Lagerspiel: = 1,4 / Betriebstemperatur des Lagers: 40 C Schmierstoff: ISO VG 3 Berechnen bzw. ermitteln Sie: a) die spezifische Lagerbelastung 3 Pkte b) die dynamische Viskosität 3 Pkte c) die Sommerfeldzahl 4 Pkte d) die Reibungszahl 4 Pkte e) die Reibungsleistung. 4 Pkte Lösungshinweis: Wir empfehlen zur Lösung dieser Aufgabe die Verwendung der Studienbriefe 5 und 9. WI-KO-P Seite 5/5

7 Korrekturrichtlinie zur Prüfungsleistung Konstruktion I und II am Wirtschaftsingenieurwesen WI-KO-P Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich: Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet. ur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen. Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor. Rechenfehler sollten grundsätzlich nur zur Abwertung des betreffenden Teilschrittes führen. Wurde mit einem falschen Zwischenergebnis richtig weitergerechnet, dann erteilen Sie die hierfür vorgesehenen Punkte ohne weiteren Abzug. Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren Schrift vor. Die von Ihnen vergebenen Punkte und die daraus sich gemäß dem nachstehenden otenschema ergebende Bewertung tragen Sie in den Klausur-Mantelbogen sowie in die Ergebnisliste ein. Gemäß der Diplomprüfungsordnung ist Ihrer Bewertung folgendes otenschema zugrunde zu legen: Punktzahl von bis einschl. ote ,0 sehr gut 90 94,5 1,3 sehr gut 85 89,5 1,7 gut 80 84,5,0 gut 75 79,5,3 gut 70 74,5,7 befriedigend 65 69,5 3,0 befriedigend 60 64,5 3,3 befriedigend 55 59,5 3,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum 5. Februar 004 in Ihr Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen ein Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich Ihrem Studienzentrenleiter anzuzeigen. Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen WI-KO-P

8 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule Lösung 1 vgl. SB 1; Kap. 4.1 bis 4.4 insg. 8 Punkte a) Spielpassung Pkte b) Oberes Abmaß der Welle: 0,0 mm Unteres Abmaß der Welle: -0,05 mm c) Kleinstspiel der Passung: Kleinste Bohrung minus größter Welle 5,1 5,0 mm 0,1 mm d) Toleranzfeld der Welle: Oberes minus unteres Abmaß 0 0,05 mm 0,05 mm Pkte (je 1 Pkt) Pkte Pkte Lösung vgl. SB ; Kap..3.. insg. 10 Punkte 1. Materialanhäufungen vermeiden. Gleiche Wanddicken anstreben, eventuell Wanddickenübergänge vorsehen 3. Bei Wanddickenunterschiede eine gelenkte Erstarrung gewährleisten 4. Gleiche Abkühlungsgeschwindigkeiten sichern 5. Geringe Eigenspannungen sichern 6. Mindestradien und Mindestwanddicken nicht unterschreiten 7. Sandecken sowie große horizontale Flächen vermeiden (je richtige Antwort Pkte, max. 10 Pkte) Lösung 3 vgl. SB 3; Kap. 4.4 insg. 8 Punkte a) Zwei Federn sind parallel angeordnet und mit einer dritten hintereinander geschaltet. Federrate der beiden parallel angeordneten Federn: R 1 R1 R Hintereinanderschaltung: 1 R 13 1 R 1 b) Einsetzen liefert: 1 R R13 R1 R R cm 3 cm Damit wird die Gesamtfederrate R cm cm 3 Pkte 5 Pkte WI-KO-P Seite 1/5

9 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule Lösung 4 vgl. SB 5; Kap.. insg. 6 Punkte hydrodynamisch geschmierte Gleitlager Wälzlager Gute Stoßaufnahme und Schwingungsdämpfung X 1 Pkt Staubempfindlichkeit X 1 Pkt Hohe statische Belastbarkeit X 1 Pkt Geringe Wartung X 1 Pkt Geringe Wärmeentwicklung X 1 Pkt Geringer Schmierungsaufwand X 1 Pkt Lösung 5 vgl. SB 4; Kap. 3 insg. 6 Punkte a) Schaltet bei Überschreitung eines bestimmten Moments ab oder rutscht durch und begrenzt dadurch das Moment auf das Rutschmoment. Pkte Sicherheitskupplungen b) Beliebig von außen schaltbar. Pkte Schaltkupplungen c) In Abhängigkeit von der Drehzahl selbständiges aus- und einkuppeln. Pkte Fliehkraftkupplungen Lösung 6 vgl. SB 6; Kap. 1. insg. 10 Punkte a) b) Schraubenräder weisen eine Punktberührung auf, sie eignen sich nur zur Übertragung geringer Kräfte. Da die Räder axial zueinander verschiebbar sind, stellen sie geringe Anforderungen an die Einbaugenauigkeit. 1. Zahnkranz auf Radkörper aus Gusseisen aufschrumpfen. Räder mit Armen ausführen 4 Pkte (je Pkte) 4 Pkte (je Pkte) c) Planetengetriebe Pkte WI-KO-P Seite /5

10 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule Lösung 7 vgl. SB 4; Kap.. insg. 17 Punkte a) 7 Pkte ach dem Arbeitsblatt [SB 9,.6.1] ergibt sich für den Wellendurchmesser 60 mm eine Passfeder mit b 18 mm h 11mm l 110 mm (bei gegebener abenlänge von 115 mm) Form A, da rundstirnig gefordert Werkstoff: St50-1K, da h 5 mm Damit lautet die ormbezeichnung: Passfeder DI 6885 A18 x 11 x 110. b) 10 Pkte Umstellen der Gl. (.1) nach der vorhandenen Flächenpressung p M h t l d Mit der tragenden Länge l t 1 t t l b 110 mm 18 mm 9 mm und den Werten aus Aufgabenstellung bzw. Arbeitsblatt [SB 9,.6.1] M t 850 m ; h 11mm ; t 1 7 mm ; d 60 mm beträgt die Flächenpressung p mm 77 mm 11 7mm 9 mm 60 mm Die zulässige Flächenpressung für GS-5 beträgt bei einem Sicherheitsfaktor von nach dem Arbeitsblatt [SB 9,.1.5] p0, pzul R 60 mm 130 mm (3 Pkte) p p zul d. h., die vorhandene Flächenpressung liegt unterhalb der zulässigen. Lösung 8 vgl. SB 3, Kap. 3. insg. 17 Punkte a) 4 Pkte Anzahl der Schrauben aus Verhältnis Lochkreisumfang / Schraubenabstand: D π n L b 580 mm π 115 mm 15,8 gewählt: 16 Schrauben WI-KO-P Seite 3/5

11 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule b) 8 Pkte Gesamtbetriebskraft infolge des Kesseldrucks: dm F B,ges p A p. 4 Mit dem mittleren Dichtungsdurchmesser 1 dm di da 480 mm ergibt sich 5 0,48 m π F B, ges ,1 k. m 4 Betriebskraft für eine Schraube FB,ges 17,1 k F B 13,6 k. n 16 c) 5 Pkte Vorgehensweise entsprechend SB 9, Arbeitsblatt.3.3. A ist die zunächst größere Kraft zu F B in Spalte 1 B Ein Schritt für exzentrische Axialkraft führt zu F 5000 B, Min C Ein Schritt für Anziehen mit Drehmomentschlüssel führt zu F B, Max D Für F findet man in Spalte 4 (Festigkeitsklasse 8.8) M14 B, Max Es sind demnach Schrauben der Größe M14 erforderlich. Lösung 9 vgl. SB 5; Kap Punkte a) 3 Pkte Spezifische Lagerbelastung nach Gl. (.5): F p b d ,47 60 mm 10 mm mm (1 Pkte) b) 3 Pkte Aus dem Arbeitsblatt [SB 9,.8.1] lässt sich für den Schmierstoff ISO VG 3 bei einer Temperatur von 40 C die dynamische Viskosität s/mm ablesen. c) 4 Pkte Mit der Winkelgeschwindigkeit n π 6,83 s 60 s und unter Berücksichtigung der spezifischen Lagerbelastung errechnet sich die Sommerfeldzahl nach Gl. (.11) WI-KO-P Seite 4/5

12 Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion I und II, Wirtschaftsingenieurwesen HFH Hamburger Fern-Hochschule p So 6 3,47 1,4 10 mm 3, ,83 mm s d) 4 Pkte Aus dem Arbeitsblatt [SB 9,.8.3] lässt sich für b / d 60 mm/10 mm 0,5 und So 3,6 die relative Exzentrizität 0, 875 ablesen. Aus dem gleichen Arbeitsblatt lässt sich für 0, 875 die bezogene Reibungszahl ermitteln. / 1,93 e) 4 Pkte Die Reibungsleistung errechnet sich nach der Gl. (.1) mit v d / zu PR F d m PR ,93 0,0014 6,83 s 54,65 W WI-KO-P Seite 5/5