Arbeitshilfeo nod Formelo fiir das techoische Stndinm

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1 Wolfgang Boge (Hrsg.) Arbeitshilfeo nod Formelo fiir das techoische Stndinm Band 2 Konstruktion 5., iiberarbeitete Auflage erarbeitet von Alfred Boge, unter Mitarbeit von Wolfgang Boge und Walter Schlemmer Mit 256 Bildern und 23 vollshindig durchgerechneten Beispielen II Vleweg

2 Arbeitshilfen und Formeln fur das technische Studium erscheinen in der Reihe Viewegs Fachbiicher der Technik und werden herausgegeben von Wolfgang Bage. Band 2 wurde bis zur 4. Auflage herausgegeben von Alfred Bage. Autoren des Bandes 2: Alfred Boge unter Mitarbeit von Wolfgang Boge und Walter Schlemmer 1. Auflage , iiberarbeitete und erweiterte Auflage , iiberarbeitete und erweiterte Auflage , iiberarbeitete und erweiterte Auflage , iiberarbeitete Auflage 1998 Aile Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig/Wiesbaden, 1998 Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Bertelsmann Fachinformation GmbH. Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschiitzt. Jede Verwertung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fallen bedarf deshalb der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Veri ages. Satz: Vieweg, Braunschweig ISBN ISBN (ebook) DOI /

3 Vorwort zur 5. Auflage Fiir wen undwozu 1m Yorliegenden Band 2 der "Arbeitshilfen" find en die Studierenden an Fachschulen Fachhochschulen Fachoberschulen Fachgymnasien Berufsaufbauschulen die zum Losen yon Aufgaben aus dem FachKonstruktion (Maschinenelemente, Konstruktionselemente) erforderlichen GroBengleichungen Erliiuterungen einzelner GroBen Lehrsiitze Regeln und Verfahren Konstruktionszeichnungen Diagramme Berechnungsbeispiele im bei/igenden Heft Neben dem Grundlagenband 1 erfassen weitere Bande die Unterrichtsinhalte der Ausbildungsschwerpunkte Fertigung (Band 3) und Elektrotechnik/Elektronik (Band 4). Was wird erreicht, undwie Fiir Klausuren gerade richtig Mit den "Arbeitshilfen" wird das Erarbeiten des Losungsweges der Aufgaben erleichtert: das ausfiihrliche Sachwortverzeichnis fiihrt zur gesuchten GroBe die zugehorige Tafel enthiilt die GroBengleichungen in zweckmiibiger Form mit einem Blick ist der Anwendungsbereich erfabbar die zusiitzlichen Erliiuterungen sichern die richtige Anwendung Hinweise auf andere Tafeln vervollstiindigen den Oberblick die Zeichnungen geben Anregungen fiir Gestaltungsaufgaben im K onstruktionsunterricht Umfang, Schwerpunktbildung und Ordnung des Stoffes bringen den Studierenden die zulassige und wunschenswerte Obersicht fur schriftliche Prtifungen. Briicke von Die Bande sind didaktisch und methodisch so angelegt, da~ sie fur aile einer Schulform Schulformen der Sekundarstufe II mit technischen Lehrinhalten und fur zur folgenden die anschlie~enden Studiengange echte Arbeitshilfen sind. Alfred Boge

4 IV I nhaltsverzeichnis 1. Toleranzen und Passungen Normzahlen I 1.2. Grundbegriffe zu Toleranzen und Passungen PaBsysteme Einheitsbohrung und Einheitswelle Grundtoleranzen der NennmaBbereiche Passungsauswahl fur den Maschinenbau Eintragung von Toleranzen in Zeichnungen Anwendungsbeispiele fur Passungen Toleranzfelder und AbmaBe fiir den Maschinenbau Zuordnung der Rauhtiefen und Oberflachenzeichen Richtwerte fur Bearbeitungsverfahren und Rauhtiefe... 8 Berechnungsbeispiele Schraubenverbindungen Berechnung axialbelasteter Schrauben ohne Vorspannung Berechnung unter Last angezogener Schrauben Krafte und Verformungen in Schraubenverbindungen (Verspannungsschaubild) Berechnung vorgespannter Schraubenverbindungen bei axial wirkender Betriebskraft Berechnung vorgespannter Schraubenverbindungen bei Aufnahme einer Querkraft Berechnung von Bewegungsschrauben Berechnung vorgespannter Schraubenverbindungen bei unterschiedlichen Temperaturen Krafteinieitungsfaktoren Festigkeitseigenschaften der Schraubenstiihle Anziehfaktor Richtwerte fiir das Kraftverhiiltnis Berechnung der Federsteifigkeit von Dehnschrauben Geometrische GroBen an Sechskantschrauben MaBe an Senkschrauben Einschraublange fur Sacklochgewinde Elastizitatsmodul und Liingenausdehnungskoeffizient Warmstreckgrenze von Schraubenwerkstoffen Metrisches ISO-Gewinde nach DIN Metrisches ISO-Trapezgewinde nach DIN Berechnungsbeispiele SchweiBverbindungen im Maschinenbau Berechnung von SchmelzschweiBverbindungen Berechnungsbeispiele

5 Inhaltsverzeichnis v 4. Achsen, Wellen, Zapfen Oberschliigige Durchmesserbestimmung Spannungsnachweis, zullissige Spannung und Sicherheit gegen Dauerbruch Oberpriifung der Fllichenpressung an ruhenden Achsen Oberpriifung der Verforrnung...." Biegekritische Schwingungen Stiitzkrlifte und Biegemomente an Getriebewellen Zusammenstellung wichtiger Norrnen flir den Konstruktionsentwurf einer Getriebewelle Sicherungsringe fur Wellen und Bohrungen.... Berechnungsbeispiele s. Nabenverbindungen KraftschlUssige Nabenverbindungen ForrnschlUssige Nabenverbindungen Zylindrische Pre6verblinde Begriffe an Pre6verblinden Berechnen von PreBverblinden Kegiige Pre6verblinde MaBe fur kegiige Wellenenden mit Au1\engewinde Richtwerte fur Nabenabmessungen Klemmsitzverbindungen Keilsitzverbindungen Ringfederspannverbindungen Aufbau und Einbaubeispiele Ringfederspannverbindungen, MaBe, Krlifte und Drehmomente Ermittlung der Anzahl von Spannelementen und der Spannkraft O. Llingsstiftverbindung Querstiftverbindung PaBfederverbindungen Ma1\e fur zylindrische Wellenenden mit Pa6fedem und iibertragbare Drehmomente Nachrechnung der PaBfederverbindung Keilwellenverbindung.... Berechnungsbeispiele Kupplungen Drehstarre Kupplungen Drehstarre Ausgieichskupplungen Drehelastische Kupplungen Asynchronschaltbare Kupplungen Oberschlligige Rechnungen an Schaltkupplungen mit Reibungsiibertragung Lager 7.1. Berechnung hydrodynamisch tragender Radialgieitlager Spiel und Toleranzberechnungen.... Berechnungsbeispiele Allgemeine Beziehungen zur Wiilzlagerbestimmung Richtwerte flir die dynamische Kennzahl Lebensdauer und Drehzahlfaktor fur Kugellager

6 VI I nhaltsverzeichnis 7.6. Lebensdauer und Drehzahlfaktor fur Rollenlager und Nadellager Wellentoleranzen Gehiiusetoleranzen Ermittlung der Rillenkugellager Rillenkugellager,einreihige,MaEe und Tragzahlen Ermittlung der Schriigkugell.:ger, zweireihig Schriigkugellager, zweireihig, MaEe und Tragzahlen Ermittlung der Pendelkugellager Pendelkugellager, MaEe, Tragzahlen und Faktoren Ermittlung der Zylinderrollenlager Zylinderroll~nlager, einreihig, MaEe und Tragzahlen Ermittlung der Kegelrollenlager, einreihig Kegelrollenlager, einreihig, MaEe, Tragzahlen und Faktoren Axial-Rillenkugellager, einseitig wirkend Axial-Rillenkugellager, zweiseitig wirkend Berechnungsbeispiele Zahnradgetriebe einschlieslich Planetengetriebe Krafte am Zahnrad Zeichnerische Bestimmung der promiiberdeckung Einzelrad- und Paarungsgieichungen flir Gerad- und Schriigstirnriider Tragfahigkeitsberechnung von Gerad- und Schriigstirnradern Entwurfs-Nomograrnrn zur iiberschlagigen Bestimmung des Normalmoduls fur gehiirtete Zahnflanken Entwurfs-Nomograrnrn zur iiberschlagigen Bestimmung des Normalmoduls flir ungehartete Zahnflanken Einzelrad- und Paarungsgieichungen flir Kegelrader Tragfahigkeitsberechnung von Kegelriidern Evolventenfunktionstafel Einzelrad- und Paarungsgieichungen fur Schneckengetriebe Tragfahigkeitsberechnung von Schneckengetrieben Wirkungsgrad, Kiihloldurchsatz und Schmierarten der Getriebe Berechnunssbeispiele Planetengetriebe Bauformen von Stirnrad Planetengetrieben Begriffe und Bezeichnungen am Planetengetriebe Arbeitsplan zur kinematischen und statischen Analyse an einfachen Planetengetrieben Bauverhaltnis der wichtigsten Bauformen einfacher Planetengetriebe Drehmomentenbeziehungen am verlustfreien Planetengetriebe Zusammenstellung der Wirkungsgradgieichungen Das Aufzeichnen von Drehzahlpliinen Beispiel zur Analyse eines Planetengetriebes Flach- und Keilriemengetriebe Berechnung offener Flachriemengetriebe Berechnung offener Keilriemengetriebe Berechnungsbeispiele

7 Inhaltsverzeichnis VII 10. Stahlbau Stahlbaugrundlagen,Omegaverfahren Knickzahlen ZuHissige Spannungen im Stahlhochbau Zuliissige Spannungen im Kranbau BiegestoB einer Nietverbindung im Stahlhochbau Gleitfeste Schraubenverbindungen KonsolanschiuB bei Stahltragwerken SchweiBverbindungen im Stahlbau Zuliissige SchweiBnahtspannungen Zuliissige Spannungen fur PunktschweiBverbindungen Zuliissige GroBen f1ir HV-Verbindungen in Stahlbaukonstruktionen Zuliissiger Lochleibungsdruck Druckfestigkeit f1ir Beton Zuliissige Druckspannungen f1ir Mauerwerk Berechnungsbeispiele Fedem Federkennlinie, Federrate, Federarbeit, Eigenfrequenz... : Metallfedem Gummifedern Berechnungsbeispiele Festigkeit und zuliissige Spannung Dauerfestigkeit, Gestaltfestigkeit, zuliissige Spannung, Sicherheit Richtwerte f1ir die Kerbwirkungszahl Festigkeitswerte f1ir verschiedene Stahlsorten Festigkeitswerte f1ir verschiedene GrauguBsorten Formzahlen und Kerbempfindlichkeitszahlen Zug-Druck-Dauerfestigkeitsschaubilder Biege-Dauerfestigkeitsschaubilder Torsions-Dauerfestigkeitsschaubilder Berechnungsbeispiele Toleranzen und Passungen Schraubenverbindungen SchweiBverbindungen im Maschinenbau Achsen, Wellen, Zapfen Nabenverbindungen Gleitlager Wiilzlager Zahnradgetriebe Planetengetriebe Flach- und Keilriemengetriebe Stahlbau Federn