Metallfedern. Manfred Meissner Hans-Jürgen Schorcht. Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung und Gestaltung. Unter Mitarbeit von Dipl.-Ing.

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Lena Ziegler
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1 Manfred Meissner Hans-Jürgen Schorcht Metallfedern Grundlagen, Werkstoffe, Berechnung und Gestaltung Unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Klaus Wanke Mit 130 Abbildungen?BM Springer

Inhaltsverzeichnis Beitragsverzeichnis XII Formelzeichen XIII 1 Einleitung 1 1.1 Entwicklung der Federntechnik 1 1.2 Das Maschinenelement Feder 2 1.2.1 Konstruktionsmethodische Aspekte des Federentwurfs 2 1.

2 Inhaltsverzeichnis Beitragsverzeichnis XII Formelzeichen XIII 1 Einleitung Entwicklung der Federntechnik Das Maschinenelement Feder Konstruktionsmethodische Aspekte des Federentwurfs Einteilung und Einsatzgebiete Anforderungen an Berechnung, Gestaltung und Auswahl Anforderungen an Werkstoff, Fertigung und Prüfung 4 2 Grundlagen Federentwurf Federungsverhalten Federberechnung Anliegen Belastungs- und Beanspruchungsverläufe Beanspruchungsgrenzen und zulässige Spannungen Berechnungsablauf Federsysteme Berechnungshilfen und Federoptimierung Einfluß der Herstellung auf die Federfunktion Kaltformgebung Warmformgebung Wärmebehandlung Anlassen (Entspannen) von Federn aus federharten Werkstoffen Aushärtung bei ausscheidungshärtbaren Werkstoffen Härten und Anlassen (Vergüten) Randschichtverfestigung durch Kugelstrahlen Plastifizieren (Vorsetzen) Oberflächenbehandlung Fertigungstechnische Hinweise zum Federentwurf Federprüfung Einflüsse auf die Funktionswerte der Federn Prüfen der Federkennwerte Werkstoff- und Lebensdauerprüfungen Ermittlung von Elastizitäts- und Gleitmodul 41

VIII Inhaltsverzeichnis 3 Werkstoffe 43 3.1 Anforderungen, Einteilung und Werkstoffauswahl 43 3.1.1 Anforderungen 43 3.1.2 Einteilung 44 3.1.3 Werkstoffauswahl 44 3.2 Werkstoffarten 46 3.2.1 Federstähle 46 3.

3 VIII Inhaltsverzeichnis 3 Werkstoffe Anforderungen, Einteilung und Werkstoffauswahl Anforderungen Einteilung Werkstoffauswahl Werkstoffarten Federstähle Nichteisenmetalle Sonderwerkstoffe Einflüsse auf das Federungsverhalten von Metallfedern Entstehen und Wirken von Eigenspannungen Kriechen und Relaxation Einfluß der Arbeitstemperatur Einflüsse durch erhöhte Arbeitstemperaturen Verhalten bei tiefen Arbeitstemperaturen Einflüsse auf die Dauerschwingfestigkeit Werkstoffdaten für den Federentwurf 71 4 Berechnungsgrundlagen für Einzelfedern Zug- und druckbeanspruchte Federn Zugstabfedern Ringfeder* Aufbau Berechnung Konstruktion Berechnungsbeispiel Biegebeanspruchte Federn Gerade Biegefedern (Biegestabfedern) Biegestabfedern mit konstantem Querschnitt Biegestabfedern mit veränderlichem Querschnitt Biegestabfedern mit Unterstützungen Gekrümmte Biegefedern Gekrümmte Blattfedern Formfedern Gewundene Biegefedern Spiralfedern Drehfedern (Schenkelfedern) Scheibenförmige Biegefedern Tellerfedern Federscheiben und Wellfedern Berechnungsbeispiele Torsionsbeanspruchte Federn Drehstabfedern Schraubendruckfedern zylindrischer Form Aufbau und Eigenschaften Einflüsse der Federgeometrie auf die Berechnungen Berechnung stationär belasteter Druckfedern Berechnung schwingend belasteter Druckfedern Knickung und Querfederung Schraubenzugfedern zylindrischer Form Aufbau und Eigenschaften 128

Inhaltsverzeichnis IX 4.3.3.2 Berechnung stationär belasteter Zugfedern 130 4.3.3.3 Berechnung schwingend belasteter Zugfedern 131 4.3.4 Schraubenfedersonderformen 132 4.3.4.1 Aufbau und Eigenschaften 132 4.

4 Inhaltsverzeichnis IX Berechnung stationär belasteter Zugfedern Berechnung schwingend belasteter Zugfedern Schraubenfedersonderformen Aufbau und Eigenschaften Zylindrische Schraubendruckfedem mit veränderlichem Stabdurchmessser Zylindrische Schraubendruckfedem mit inkonstanter Windungssteigung Schraubendruckfedem nichtzylindrischer Form Mehrdrahtschraubenfedern Kegeldruckfedern aus Band Berechnungsbeispiele Entwurf von Federanordnungen Geschichtete Anordnung von Einzelfedern Geschichtete Blattfedern Anwendungen der Ringfeder Ringfederelement Berechnung und Gestaltung von Spannelementen Tellerfedersäulen Federsätze Federn und Anordnungen für konstante Kräfte und Momente Federn mit Gleichkraftverhalten Anordnungen für konstante Kräfte und Momente Federantriebe Allgemeine Grundlagen Schraubenfederantriebe Dynamische Modelle Grundlagen der Dimensionierung Drehfederantriebe Dynamische Modelle Grundlagen der Dimensionierung Blattfederantriebe Dynamische Modelle Grundlagen der Dimensionierung Berechnungsbeispiele Konstruktionen mit Federn Anwendung konstruktionstechnischer Methoden Allgemeine Grundlagen methodischen Vorgehens Grundregeln des Gestaltens Realisiemng bestimmter Grundprinzipien mit Federn Baureihenentwicklung Von der Aufgabenstellung zur fertigen Feder Ausgewählte Konstruktionsbeispiele Kontaktbauelemente der Elektrotechnik Feinwerktechnische Konstruktionen mit Federn Lagemngen, Führungen und Antriebe Einsatz für meßtechnische Aufgaben Federn im Fahrzeugbau Fahrzeugfedern Federn in Bremssystemen Ventilfedern für Viertaktmotoren 264

X Inhaltsverzeichnis 6.3 Konstruktionen bei speziellen Anforderungen 269 6.3.1 Anforderungen an das Federungsverhalten 269 6.3.2 Anforderungen an die Federgestalt 271 6.3.3 Optimierung von Federn 271 6.

5 X Inhaltsverzeichnis 6.3 Konstruktionen bei speziellen Anforderungen Anforderungen an das Federungsverhalten Anforderungen an die Federgestalt Optimierung von Federn Aufgaben und Ziele Optimale Federart Federparameteroptimierung Beispiel einer Optimierungsstrategie Darstellungsarten von Federn in Konstruktionsunterlagen Schwingungsverhalten von Schraubenfedern Grundlagen und Modelle Schwingungsvorgang Modellbildung, Ersatzsysteme, Voraussetzungen Längsschwingungen von Schraubenfedem Allgemeines Freie ungedämpfte Schwingung Freie gedämpfte Schwingung Erzwungene Schwingungen Die stoßbelastete Feder Allgemeiner Ansatz Ansätze nach der Wanderwellentheorie (Stoßwellentheorie) Querschwingungen von Schraubenfedern Ansätze und Modellvereinbarungen Querfederrate und Eigenfrequenz Drehschwingungen von Schraubenfedern Ansätze, Modellvereinbarungen und Drehfederrate Dreheigenfrequenz Einflüsse von Gestalt und konstruktiver Anordnung Einflüsse der Federgestalt Einflüsse der konstruktiven Anordnung Schwingungsanalyse mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode Experimentelle Schwingungsanalyse Bedeutung der Experimente Ausgewählte Verfahren Berechnungsbeispiele und Untersuchungsergebnisse Zusammenstellung der Berechnungsbeziehungen Berechnungsbeispiele Untersuchungsergebnisse und Zusammenfassung Rechnereinsatz zum Federentwurf Stand, Bedingungen, Methoden und Tendenzen Entwicklung des Rechnereinsatzes in der Federntechnik Auswirkungen der rechnerunterstützten Produktentwicklung Tendenzen des Rechnereinsatzes für den Federentwurf Kommerzielle Programme zum Federentwurf 322

Inhaltsverzeichnis XI 8.3 Programme zum Entwurf von Federantrieben 327 8.3.1 Grundlagen und allgemeiner Aufbau 327 8.3.2 Dateneingabe, Dialogbetrieb und Datenausgabe 329 8.3.3 Darstellung der Vorgehensweise an einem Beispiel 334 8.

6 Inhaltsverzeichnis XI 8.3 Programme zum Entwurf von Federantrieben Grundlagen und allgemeiner Aufbau Dateneingabe, Dialogbetrieb und Datenausgabe Darstellung der Vorgehensweise an einem Beispiel Schlußfolgerungen für den rechnerunterstützten Federentwurf Anwendung der Finite Elemente Methode Möglichkeiten und grundsätzliches Vorgehen Besonderheiten der Anwendung für den Federentwurf - Beispiele Ausblick auf künftige Entwicklungen 349 Literaturverzeichnis 351 Sachverzeichnis 371

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