4 Konstruktionsentwurf Aufgabenstellung

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1 4 Konstruktionsentwurf Aufgabenstellung Der Konstruktionsentwurf ist bis zum im Sekretariat Mechatronik abzugeben. Die Erstellung der Konstruktion und der Fertigungszeichnungen erfolgt mittels eines 3D CAD Programms. Notwendige Berechnungen zur Auswahl und Auslegung der einzelnen Maschinenelemente müssen handschriftlich (lesbar) ausgeführt werden. Auslegung und Konstruktion eines zweistufigen Zahnradgetriebes Zu konstruieren ist ein zweistufiges Stirnrad-Getriebe. Die Daten entnehmen Sie bitte den nachfolgenden Ausführungen. Alle Rechnungen sind eindeutig, nachvollziehbar und komplett darzulegen. Ergebnisse (falls nötig auch Zwischenschritte) sind zu kennzeichnen und gegebenenfalls zu erläutern. Die Erarbeitung kann einzeln oder in Gruppen erfolgen. Pro Gruppe jedoch maximal 4 Personen. Hinweise: - Stückzahl > Betriebszeiten 5h/Tag, 3Jahre - Drehstrommotor, mäßige Stoßbelastung - schwellende Beanspruchung - normale Laufruhe - Getriebeschmierung mit Mineralöl - Dichtung drehender Teile mit Radialwellendichtringen - Konstruktion des Getriebegehäuses ohne Entlüfter, Peilstab, Ölauge, sowie Einfüll- und Entleerungsöffnungen - Ausnutzung von > 80% der Sicherheiten für eines der beiden Zahnräder der 2.Stufe für S F oder S H - möglichst wenig Teile verwenden, Gleichteile verwenden (Schrauben, Sicherungsringe, u.s.w.) - einfache und kostengünstige Konstruktion - Detailzeichnungen (Fertigungszeichnungen mit allen erforderlichen Dipl.-Ing. (BA) Steffen Christmann Seite 101

2 Angaben (Zeichenrahmen, Zeichenkopf, Bemaßung, Form- und Lagetoleranzen, Oberflächenangaben) Technische Daten: - max. Abweichung von der vorgegeben Übersetzung +/- 5% - Verzahnungsqualität 6 - Zahnräder aus 42CrMo4 (induktionsgehärtet 55HRC) - geschliffene Zähne (R z = 4µm) - wirksame Flankenlinienabweichung F βy = 9µm - Schmierstofffaktor Z L = 1 - Lastwechsel N L = 4* Folgende Varianten sind auszuführen (pro Gruppe eine Variante) P = 30kW; n = 1500 min -1 ; i ges = 15; i 1 = 4 P = 50kW; n = 2500 min -1 ; i ges = 17; i 1 = 3 P = 40kW; n = 1500 min -1 ; i ges = 14; i 1 = 3 P = 20kW; n = 2500 min -1 ; i ges = 16; i 1 = 5 P = 40kW; n = 1000 min -1 ; i ges = 18; i 1 = 4 P = 30kW; n = 2500 min -1 ; i ges = 15; i 1 = 4 P = 40kW; n = 3000 min -1 ; i ges = 16; i 1 = 5 P = 30kW; n = 2000 min -1 ; i ges = 19; i 1 = 5 Erläuterungen zur Aufgabenstellung: - Erstellen Sie eine Prinzipskizze (von Hand) mit Angabe der Indizes - Bestimmen Sie alle geometrischen Größen an den Zahnrädern beider Stufen unter Verwendung des Bezugprofils nach DIN Übersetzug i 2 - Zähnezahlverhältnis - Drehmoment - Modul(e) (frei wählbar) - Nennabmessungen - Eingriffswinkel - Achsabstand Dipl.-Ing. (BA) Steffen Christmann Seite 102

3 - Profilüberdeckung - Führen Sie einen Festigkeitsnachweis der 2. Stirnradstufe durch - Zahnfußtragfähigkeit und Grübchentragfähigkeit - Dimensionierung der Wellen und Festlegen der erforderlichen Wellendurchmesser (Festlegung begründen) - Wählen Sie die erforderlichen Lager aus (Begründung) und berechnen Sie die Lebensdauer - Wählen Sie für das Rad der Abtriebswelle eine Welle-Nabe Verbindung und berechnen Sie diese aufgrund der vorliegenden Parameter - Erstellen Sie eine Zusammenbauzeichnung des Getriebes mit Stückliste und Positionsnummern (im Vollschnitt mit Angabe der Hauptabmessungen und Anschlussmaße) - Erstellen Sie die Einzelteilzeichnungen für die Abtriebswelle und das Abtriebszahnrad (normgerecht, mit allen Ansichten und Angaben) Dipl.-Ing. (BA) Steffen Christmann Seite 103

4 5 Quellenverzeichnis /1/ Tabellenbuch Metall Auflage Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2002 /2/ Roloff / Matek: Maschinenelemente 15. Auflage Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden 2001 /3/ Fachkunde Metall Auflage Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1999 /4/ Roloff / Matek: Maschinenelemente Tabellenbuch 18. Auflage Vieweg Verlag, Braunschweig / Wiesbaden 2001 /5/ Haberbauer / Bodenstein: Maschinenelemente 14. Auflage Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York 2007 /6/ Fa. Mädler, Produktkatalog 2007 M34/09/05, Stuttgart /7/ Wikipedia - Die freie Enzyklopädie /8/ Meyers Online Lexikon /9/ Balzer: Handbuch der Kfz-Technik Band 1 Motorbuch Verlag, Stuttgart 2000 /10/ Fa. KTR Kupplungstechnik /11/ Skript Zahnrad-Auslegung TU Kaiserslautern, Vorlesung Getriebetechnik Dipl.-Ing. (BA) Steffen Christmann Seite 104

5 /12/ Decker: Maschinenelemente - Gestaltung und Berechnung 10.Auflage Hanser Verlag /13/ Brinkmann, T. ; Ehrenstein, G.W. ; Steinhilper, R.: Umwelt- und recyclinggerechte Produktentwicklung - Band 1, WEKA Fachverlag, Augsburg 1993 /14/ Fa. Wilhelm Vogel GmbH Antriebstechnik /15/ Fa. Harmonic Drive AG /16/ Fa. Audi AG /17/ Fa. A.T.U Auto-Teile-Unger Handels GmbH & Co. KG /18/ Steiger, Böhm, Schulze VW AG, Wolfsburg Vortrag Direkthybrid eine Kombination von Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Getriebe, 15. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motortechnik 2006 /19/ Wiki Wissen teilen Dipl.-Ing. (BA) Steffen Christmann Seite 105