Laborskript für Maschinenelemente und -konstruktion Institut für Konstruktion und Entwicklung Übungslabore H. Thüring

Transkript

1 Sehr geehrte Studierende, Laborskript für Maschinenelemente und -konstruktion Institut für Konstruktion und Entwicklung Übungslabore H. Thüring im nachfolgenden Skript sind Hinweise zur Bearbeitung der Laboraufgaben gegeben. Bitte beachten sie die Hinweise, da sie ihnen zum einen das Leben leichter machen und zum anderen eine Listung der Bewertungskriterien darstellen. Zu Beginn ist noch mal kurz aufgelistet, was in diesem Fach für Kompetenzen vermittelt werden, danach sind einige Spielregeln aufgestellt und dann kommen Hinweise zur Durchführung der Konstruktion und Dokumentation. 1 Kompetenzen MK/ME1 Die Studierenden: verfügen über umfassende Kenntnisse der behandelten Maschinenelemente und können sie gemäß ihrer Funktion, ihres Wirkprinzips und der Gestalt unterscheiden und einsetzen. können die Maschinenelemente entsprechend der mechanischen Anforderungen funktions- und fertigungsgerecht gestalten, sowie sicher auslegen. setzen verschiedene Maschinenelemente zu Funktionseinheiten zusammen. setzen einfache Maschinen aus Maschinenelementen und selbstkonstruierten und berechneten Bauteilen in normgerechten technischen Zeichnungen und Skizzen funktionsfähig zusammen. dimensionieren einfache, stationär beanspruchte Komponenten und ordnen sie zielgerecht dem Einsatzzweck zu. sind in der Lage, zu einem maschinenbaulichen Problem alternative Lösungskonzepte zu erarbeiten und deren Eignung zu bewerten. setzen Fachliteratur und Normen zielgerichtet ein. fertigen fach- und formgerechte technische Berichte an. erörtern/diskutieren technische Probleme und mögliche Lösungen verbal und schriftlich.

2 Spielregeln der Labore ME1, ME2 und MK Alle Übungsaufgaben sind selbständig anzufertigen. Bei Gruppenarbeit ist der jeweilige Anteil kenntlich zumachen und zu dokumentieren (jeweils ein eigener Laborbericht, also pro Gruppe zwei Berichte) Es besteht Anwesenheitspflicht. Bei Krankheit etc. besteht Abmeldepflicht. Zeichnungen, Skizzen und Berechnungen sind im Original abzugeben Zeichnungen sind normgerecht zu falten CAD- Dateien sind bei Abgabe in den Abgabeordner zu kopieren. Die Dateien sind mit der Matrikelnummer zu kennzeichnen. Testate müssen vom Bearbeiter abgefordert werden. Fehlende Testate können zu einer Abwertung führen. Das Labor gilt als bestanden, wenn es in Summe mit min. 50% bewertet wurde. Übung 1 zählt zu 1/3 und Übung 2 zu 2/3 Zeichnungsnummern sind entsprechend EMK zu verwenden. Die Aufgaben sind pünktlich am Übungstag der jeweiligen Woche bzw. an dem vereinbarten Abgabetermin abzugeben. Eine verspätete Abgabe ist nur bei Krankheit möglich. Für die Testate (Vergabe nach Semesterplan) und bei der Abgabe wird folgendes gemäß Aufgabenstellung erwartet: Titelblatt mit Aufgabenstellung mit Kennzeichnung der Berechnungsparameter Inhaltsverzeichnis Konstruktionsbeschreibung und Berechnungen gemäß Aufgabenstellung Andere in der Aufgabenstellung geforderten Bearbeitungen Literaturangaben Anhang Internetausdrucke und Datenblätter Andere in der Aufgabenstellung geforderten Unterlagen Skizzen und Zeichnungen der Konstruktion und Alternativskizzen gemäß Aufgabenstellung Zeichnungen DIN-gemäß gefaltet

3 1. Entwurfsskizze 2. Entwurf 3. Zusammenbau und Stückliste 2. Fertigungszeichnungen Alle Unterlagen werden in einem handelsüblichen Klemmhefter ohne Schutzhüllen abgegeben und die CAD-Dateien sind auf dem Abgabeordner des Dozenten zu kopieren. Allgemeine Hilfen zu den anzufertigenden Unterlagen (Laborbericht) Berechnungen Alle Berechnungen sind nachvollziehbar anzufertigen. Dies setzt aussagefähige Skizzen voraus. Kräfte, Längen, Werkstoffe und Grenzwerte sind erforderlich und in den Berechnungen anzugeben. Werte und Gleichungen, die der Literatur entnommen werden, sind entsprechend des allgemeinwissenschaftlichen Standards zu kennzeichnen. Formel und Gleichungen sind im Original und dann mit den entsprechenden Werten anzugeben. Konstruktionsbeschreibung Die Konstruktionsbeschreibung dient der Erfassung der Konstruktion in Worten. Sie ist in der Sprache sachlich und technisch geprägt und wird in der dritten Person singular geschrieben. Es sollen die wichtigsten Merkmale und Besonderheiten, sowie der Aufbau der Konstruktion beschrieben werden. Der Umfang richtet sich nach der Komplexität der Konstruktion, sollte aber recht kurz ausgeführt (max. 1,5 DIN-A4-Seiten) werden. Skizzen In Skizzen werden die ersten Lösungen und entsprechende Alternativlösungen entwickelt. Dies können Detaillösungen oder auch Skizzen der kompletten Konstruktion sein. Sie sind nicht normgebunden und meist auch nicht maßstabsgetreu. Es gibt Handskizzen, Strichskizzen, Entwurfsskizzen und Prinzipskizzen Hier zur Veranschaulichung jeweils ein Beispiel:

4 Die Prinzipskizze Definition: Eine Freihandzeichnung die zusätzlich zur verbalen Erklärung einer Problemstellung herangezogen wird. Definition: Abstrakte Form der Prinzipskizze in der das Einzelteil mit seinen Verbindungselementen symbolhaft gezeichnet wird. Freihandzeichnung Momentenfluss erkennbar Wesentliche Funktion erkennbar maßstabsunabhängig Lösungsprinzip vordergründig Schmierblatt Zeichnung Strichskizzen Definition: Abstrakte Form der Prinzipskizze, in der das Einzelteil mit seinen Verbindungselementen symbolhaft gezeichnet wird. Freihandzeichnung Wahl der Lageranordnung Dichtung Kraft- / Momentenfluss grob proportionsgerecht

5 Handskizzen Definition: Freihandzeichnung mit ausführlicher und genauerer Darstellung einer möglichen Konstruktionslösung. Lageranordnung und Lagerart Darstellung von Details Montage erkennbar Fertigungs- und Technologieverfahren erkennbar in etwa proportionsgerecht Entwurfsskizze/Entwurf Als Bleistiftentwurf

6 und als CAD-Entwurf Definition: Zeichnung mit ausführlicher und genauer Darstellung der endgültigen Konstruktion mit Maßeintragungen, Toleranzen und Passungen. Funktion und Aufbau der Konstruktion sind eindeutig und endgültig. Lageranordnung und Lagerart Darstellung von Details und Schnittdarstellungen Montage und Funktion erkennbar Art der Fertigung und der Herstellungsverfahren sind eindeutig Maßstäblich mit Normbezeichnungen und Bestellnummern Werkstoffbestimmung Passungen

7 Allgemeine Anforderungen an einen Entwurf Aus dem Entwurf einer Konstruktion entnehmen Techniker(inne)n oder Zeichner(inne)n alle Informationen für die Detailzeichnungen/ -konstruktionen. Entwurfszeichnungen (Entwurf) Der Entwurf besteht aus der Gesamtkonstruktion und der Darstellung von Detaillösungen und Schnittdarstellungen in einer maßstabsgerechten Zeichnung. Die Gestalt der Teile und die Funktion der Konstruktion sind in dem Entwurf vollständig ersichtlich. Dazu gehören: Details von Lagerungen und wichtigen konstruktiven Detaillösungen Bemaßung der Hauptabmessungen, Funktionsmaße, Passungen und wichtige Fertigungsmaße Kennzeichnung der verwendeten Normteile gemäß Norm Kennzeichnung der Zukaufteile mit Hersteller und Bestellnummer Benennung der Konstruktion und ggfls. Baugruppe/Maschine Aus dem Entwurf werden die Fertigungszeichnungen generiert. Da dies oft junge Konstrukteur(e)innen oder technische(r) Zeichne(r)innen machen, ist eine möglichst exakte und vollständige Darstellung erforderlich. Der Entwurf ist mit Name des Erstellers, Datum, Maßstab und Benennung zu kennzeichnen. Fertigungszeichnungen (Detailzeichnungen, -konstruktionen) Fertigungszeichnungen und Detailkonstruktion gehen an den Kunden und im Betrieb in die Werkstatt und müssen daher entsprechend der Normen korrekt sein. Sie müssen folgenden Anforderungen erfüllen: Korrekte und normgerechte Darstellung des Bauteiles Verwendung eines Normmaßstab Normgerechte, vollständige Maßeintragungen ohne doppelte Maße. Maße und Toleranzen entsprechend des Entwurfs und den Erfordernissen der Konstruktion. Zusatzangaben z.b. für Schweiß- und Gussbauteile Eintragungen über Besonderheiten (Schweißen, Gießen, Härten etc.) des Herstellverfahrens und Berücksichtigung des Verfahrens beim Bemaßen und Tolerieren

8 Fertigungsgerechte Konstruktion des Bauteiles Aktuelle Normbezeichnungen (keine alten Normen verwenden) Zusammenbau- und Montagezeichnungen Zusammenbau- und Montagezeichnungen gehen ebenfalls an den Kunden und im Betrieb in die Werkstatt. Daher sind folgende allgemeine Anforderungen an die Zusammenbauzeichnungen zu erfüllen: ausreichend große und erkennbare Darstellung der Bauteile Vollständige Angabe von Anschlussmaßen, Hauptabmessungen und ggfls. Passungspaare Darstellung der Funktion und Montage der Bauteile im Zusammenbau Kennzeichnung aller Bauteile mit Positionsnummern in Übereinstimmung mit der dazugehörigen Stückliste. Vollständig und korrekt ausgefüllte Schriftfelder DIN- Maßstab Korrekte Linienstärken und Schrifthöhen Zu Zusammenbau- und Montagezeichnungen gehören Stücklisten, die meist extra angefertigt werden. Allgemeine Anforderungen an Stücklisten: Übereinstimmende Zeichnungsnummer der Stückliste und der Zusammenbauzeichnung Angabe aller Positionen des Zusammenbaus und alle nötigen Angaben (Z-Nummern, Bestellnummern. und Normangaben sowie Größen und Anzahl) Die Eintragungen der Positionen sind sortiert: Fertigungsteile Normteile Kaufteile Korrekte Werkstoffeintragungen Allgemeine Anforderungen an die leserliche und saubere Dokumentation 3. Ausreichend Skizzen der Konstruktion mit den gegebenen Werten 4. Analyse der wirkenden Kräfte und Momente

9 5. Überschlagsrechnungen 6. Berechnungen kennzeichnen (d.h., was wird gerechnet, welche Annahmen wurden getroffen) 7. Alle nicht allgemein gültigen Werte, Formeln etc. nachweisen (Quellenangaben) Beispiel für Quellen-/Literaturangaben in der Dokumentation Alle verwendeten Faktoren, die in die Rechnungen eingehen, müssen erläutert bzw. nachgewiesen werden. (Woher kommen sie, warum wurde der Wert gewählt) Quellenangaben für Faktoren können z.b. folgendermaßen aussehen: ka =1,1 E-Motor, leichter Lastenaufzug, leichte Stöße /2/ TB 3-5 Alle nicht allgemein bekannten Formeln müssen nachgewiesen werden βk=αk (n0*n) /1/ Gl. 3.15b Erklärung: Gl. 3.15b Gleichung 3.15b in der Quelle /1/ zu finden Inhalt von Literaturangaben am Ende der Dokumentation (vor dem Anhang) Literatur ist im Literaturnachweis mit Autor, Buchtitel, Ausgabe, Verlag anzugeben Bei Internetseiten: Internetquellen mit URL und Datum des Aufrufs, sowie einer Kopie der Seite im Anhang Literatur /1/ Roloff/Matek Maschinenelemente 14. Auflage/2000 Vieweg Verlag /2/... /3/... usw.

10 Literatur Folgende Literatur ist für die Bearbeitung der Übungen erforderlich: [1] Roloff/Matek, Maschinenelemente, ab 17. Auflage; Verlag Springer ISBN inkl. Tabellenbuch zum Buch Folgende Literatur ist für die Bearbeitung der Übungen hilfreich: [2] Mayr, Technische Mechanik, 6. Auflage 2008, Verlag Hanser ISBN inkl. Formelsammlung zum Buch [3] Hoischen/Hesser, Technisches Zeichnen, 32. Auflage 2009, Verlag Cornelsen ISBN [4] Klein, Einführung in die DIN-Normen, 14. Auflage 2008, Verlag Springer ISBN: [5] Labisch/Weber, Technisches Zeichnen, 3. Auflage 2008, Verlag Springer ISBN: Alternativ zu Roloff/Matek Maschinenelemente kann folgende zusätzliche Literatur für die Bearbeitung der Übungen verwendet werden: [5] Bertold Schlecht, Maschinenelemente (Tabellen u. Formelsammlung), 2011, Verlag Pearson, ISBN [6] Bertold Schlecht, Maschinenelemente 1, 2007, Verlag Pearson ISBN [7] Bertold Schlecht, Maschinenelemente 2, 2010, Verlag Pearson ISBN Normen und weiterführende Literatur nach Aufgabenstellung.

11 Neuere Ausgaben der genannten Bücher sind natürlich verwendbar. Über Internetrecherche sind weitere Quellen verwendbar.

12 Anhang Viele Einflüsse auf die Konstruktion sind zu beachten. Diese sind gedanklich schwer zu ordnen, daher wird gewöhnlich eine Anforderungsliste erstellt. Einige der zu beachtenden Einflüsse sind untenstehend aufgelistet. Die systemischen Einflüsse auf die Konstruktion sind vielfältig und sind zu Beginn einer Konstruktion in die Entscheidungsfindung einzubinden und dann in Form von K A in den Berechnungen entsprechend zu berücksichtigen. Drei Hauptgruppen wären hier zu unterscheiden: 1. Systemumgebung 2. Systemwerkstoffe 3. Systemkräfte Systemparameter (Anhand der 3 Systemparameter ein Optimum entwickeln) Systemumgebung >> Temperatur Umgebungsmedium Korrosionseigenschaften Stäube Explosionsverhalten Brandverhalten Elektrische Eigenschaften und Gefahren Umwelt/Ökologie Ergonomie/Athropologie Geometrische Anforderungen Systemwerkstoffe >> Werkstoffart E-Modul Korrosionsverhalten Härte Dehnungsverhalten Systemkräfte >> Kraftwirkung Kraftbedarf Kraftumlenkung Kraftflüsse Übersetzungen Dynamik

13 Freihandsymbole für Strichskizzen

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