Kapitel 2 Normen, Toleranzen, Passungen und Oberflächen 49

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2 Inhaltsverzeichnis Zum Geleit 13 Kapitel 1 Maschinenelemente und Konstruktion Einführung Formulierung der konstruktiven Aufgabe Ausgewählte Beispiele technischer Systeme Versagensursachen von Maschinenelementen Berechnung von Beanspruchung und Beanspruchbarkeit Lastannahmen bei dynamischer Beanspruchung (Schwingbeanspruchung) Lastannahmen bei statischer Beanspruchung (Maximalbeanspruchung) Wirtschaftliche Bedeutung der Konstruktion und Methodisches Konstruieren Literatur Kapitel 2 Normen, Toleranzen, Passungen und Oberflächen Einführung Normen, Richtlinien und Standards Normzahlen Toleranzen und Abweichungen Maßtoleranzen Form- und Lagetoleranzen Allgemeintoleranzen Tolerierungsgrundsätze Passungen System Einheitsbohrung (EB) System Einheitswelle (EW) Beispiele zur Passungsauswahl Oberflächen technischer Körper Literatur Kapitel 3 Grundlagen der Festigkeitslehre Einführung Gang und Schema einer Festigkeitsberechnung Ermittlung von Lasten und Beanspruchungen Linear-elastisches Werkstoffverhalten Normalspannungen in Bauteilen Zug, Druck und Biegung Normalspannungen zwischen Flächen Flächenpressung Hertzsche Pressung Schubspannungen aus Querkräften Scheren und Schub Schubspannungen aus Drehmomenten Torsion

3 INHALTSVERZEICHNIS Knickspannungen Wärmespannungen Eigenspannungen Behandlung zusammengesetzter Beanspruchungen Der lineare oder einachsige Spannungszustand Der ebene oder zweiachsige Spannungszustand Der räumliche oder dreiachsige Spannungszustand Festigkeitshypothesen bei zusammengesetzter Beanspruchung Ermittlung der Beanspruchbarkeit Beanspruchbarkeit bei statischer Belastung Beanspruchbarkeit bei dynamischer Belastung Festigkeitsmindernde Einflüsse Kerbwirkung, Oberflächen- und Größeneinfluss Die Kerbformzahlen α σ und α τ Die Kerbwirkungszahlen β σ und β τ Oberflächen- und Größeneinfluss Weitere schwingfestigkeitsmindernde Einflüsse Festigkeitsberechnung Vergleich von Beanspruchung und Beanspruchbarkeit Statischer Festigkeitsnachweis Dauerfestigkeitsnachweis Kritische Anmerkungen zur Sicherheitszahl Betriebsfestigkeitsnachweis Zulässige Flächenpressung und Hertzsche Pressung Festigkeitsnachweise in Normen und Richtlinien Literatur Kapitel 4 Kleben Einführung Funktion und Wirkung Adhäsion und Kohäsion Herstellen von Klebverbindungen Einteilung der Klebstoffe Klebtechnik und Oberflächenvorbehandlung Gestaltung von Klebverbindungen Festigkeit von Klebverbindungen Berechnung der Beanspruchung in einer einschnittigen Verbindung Berechnung der Beanspruchung in Rundverbindungen und Welle-Nabe-Verbindungen Beanspruchbarkeit einer Klebverbindung Einflüsse auf die Festigkeit Literatur Kapitel 5 Löten Einführung Funktion und Wirkung

4 Inhaltsverzeichnis 5.3 Herstellen und Prüfen von Lötverbindungen Lötverfahren Lotarten und Flussmittel Gestaltung von Lötverbindungen Festigkeit von Lötverbindungen Berechnung der Beanspruchung in einer Lötverbindung Beanspruchbarkeit einer Lötverbindung Literatur Kapitel 6 Nieten Einführung Funktion und Wirkung Nietformen und Werkstoffe Herstellung einer Nietverbindung Verbindungsarten und Schnittigkeit Gestaltung von Nietverbindungen Maschinen- und Gerätebau Stahl- und Kranbau Leichtbau, Fahrzeug- und Flugzeugbau Korrosionsschutz Festigkeit von Nietverbindungen Kräfte in Nietverbindungen Berechnung der Beanspruchungen in Nietverbindungen Beanspruchbarkeit einer Nietverbindung Literatur Kapitel 7 Schweißen Einführung Funktion und Wirkung Herstellen und Prüfen von Schweißverbindungen Schweißverfahren Schweißeignung der Werkstoffe Schweißpositionen Stoß- und Nahtarten sowie Nahtformen beim Schmelzschweißen Stoß- und Nahtarten sowie Nahtformen beim Pressschweißen Gütesicherung von Schweißnähten Gestaltung von Schweißverbindungen Allgemeine Gestaltungsregeln Gestaltungsregeln im Stahlhoch-, Kran- und Brückenbau Gestaltungsregeln im Kessel- und Druckbehälterbau Gestaltungsregeln für Pressschweißverbindungen Festigkeit von Schweißverbindungen Festigkeitsnachweis im allgemeinen Maschinenbau Festigkeitsnachweis nach DIN Festigkeitsnachweis von Pressschweißverbindungen Literatur

5 INHALTSVERZEICHNIS Kapitel 8 Schrauben und Schraubenverbindungen Einführung Funktion und Wirkung Gewindearten und Gewindebezeichnungen Schrauben- und Mutternwerkstoffe sowie Herstellung Grundformen von Schrauben, Muttern und Sicherungen Kräfte und Momente im Gewinde Gestaltung und Beanspruchung von Schraubenverbindungen Gestaltung der Gewindeteile Gestaltung der Schraubenverbindungen Grundlagen zur Berechnung von Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft als Längskraft Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft als Längskraft Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung Kräfte und Verformungen bei Verwendung von Dehnschrauben Setzen der Verbindung Kräfte und Verformungen bei statischer oder dynamischer Querkraft Sichern von Schraubenverbindungen Montage von Schraubenverbindungen Streuung der Montagevorspannkraft beim Anziehen Kräfte und Momente beim Anziehen und Lösen Festigkeit von Schraubenverbindungen Grundsätzliche Vorgehensweise bei der Berechnung Überschlägige Schraubenberechnung nach VDI Schraubenauswahl und Beanspruchbarkeit im Maschinenbau Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft Einhaltung der maximal zulässigen Dauerschwingbeanspruchung Einhaltung der Flächenpressung an der Schraubenkopf- und Mutterauflagefläche sowie im Gewinde Beanspruchbarkeit von Schrauben im Kran- und Stahlbau Konstruktive Maßnahmen zur Steigerung der Dauerfestigkeit Bewegungsschrauben und Spindeln Kinematik der Bewegungsschraube Auslegung und Berechnung von Spindel und Mutter Literatur Kapitel 9 Stift-, Bolzenverbindungen und Sicherungselemente Einführung Funktion und Wirkung Stifte Bauformen, Werkstoffe, Normen und Einsatzbeispiele Bolzen Bauformen, Werkstoffe, Normen und Einsatzbeispiele Sicherungselemente Bauformen, Werkstoffe, Normen und Einsatzbeispiele

6 Inhaltsverzeichnis 9.3 Beanspruchung von Stift-, Bolzenverbindungen sowie Sicherungselementen Stiftverbindungen Bolzenverbindungen Sicherungselemente Festigkeit von Stift-, Bolzenverbindungen sowie Sicherungselementen Beanspruchbarkeit von Stift- und Bolzenverbindungen Beanspruchbarkeit von Sicherungselementen Literatur Kapitel 10 Federn Einführung Funktion und Wirkung von Federn Federkennlinie und Federrate Arbeitsvermögen und Wirkungsgrad Nutzungsgrad Dämpfungsvermögen Zusammenschaltung von Federn Metallische Werkstoffe für Federn Nichtmetallische Werkstoffe für Federn Gestaltung und Beanspruchung von Federn Zug-Druckfedern Biegefedern Torsions-(Dehnungs-)federn Gummifedern Festigkeit von Federn Beanspruchbarkeit von Metallfedern Beanspruchbarkeit von Gummifedern Literatur Kapitel 11 Wellen und Achsen Einführung Funktion und Wirkung Bauformen von Wellen und Achsen Werkstoffe, Halbzeuge und Herstellung Gestaltung und Berechnung von Wellen und Achsen Beanspruchungs- und verformungsgerechte Gestaltung Angreifende Kräfte und Momente Entwurfsberechnung Überschlägiger Wellendurchmesser Festigkeit von Wellen und Achsen Nachweis der Sicherheit gegen Überschreiten der Dauerfestigkeit Nachweis der Sicherheit gegen Überschreiten der Fließgrenze und Gewaltbruch Nachweis der Einhaltung der zulässigen Flächenpressung und Scherspannung Nachweis der Einhaltung der zulässigen Verformung

7 INHALTSVERZEICHNIS 11.5 Dynamisches Verhalten von Wellen und Achsen Biegeschwingungen Torsionsschwingungen Auswuchten Literatur Kapitel 12 Welle-Nabe-Verbindungen Einleitung, Funktion und Wirkung Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen Passfedern und Scheibenfedern Keilwellen- und Zahnwellenverbindungen Polygonwellenverbindungen Stirnzahnverbindung Reibschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen Zylindrische Pressverbindungen Konische Pressverbindungen (Kegelpressverbindungen) Gestaltung von Pressverbindungen Klemmverbindungen Vorgespannte Formschlussverbindungen Längskeilverbindungen Weitere Keilverbindungen Spannelementverbindungen Ringkegel-Spannelemente, Spannsätze und Schrumpfscheiben Sternscheiben, Druckhülsen und Toleranzringe Hydraulische Spannbuchsen Festigkeitsabfall in Welle-Nabe-Verbindungen Literatur Kapitel 13 Kupplungen und Bremsen Einführung Funktion und Wirkung Berechnungsgrundlagen zur Auslegung von Kupplungen und Bremsen Betriebsverhalten von Antriebsmaschine, Kupplung und Arbeitsmaschine Auslegung von nicht schaltbaren Kupplungen Auslegung von schaltbaren Kupplungen Auslegung von mechanischen Bremsen Bauarten von nichtschaltbaren Kupplungen Starre Kupplungen Nachgiebige Wellenkupplungen Bauarten von schaltbaren Kupplungen Fremdbetätigte Kupplungen Selbsttätig schaltende Kupplungen Bauarten von Bremsen Trommelbremsen (Backenbremsen) Scheibenbremsen und Kegelbremsen Literatur Register