Lehrbuch. Inhaltsverzeichnis. 1 Allgemeine und konstruktive Grundlagen. 2 Toleranzen, Passungen, Oberflächenbeschaffenheit

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1 Inhaltsverzeichnis Lehrbuch 1 Allgemeine und konstruktive Grundlagen 1.1 Arten und Einteilung der Maschinenelemente Grundlagen des Normenwesens Nationale und internationale Normen, Technische Regelwerke Werdegang einer DIN-Norm Dezimalklassifikation (DK) Normzahlen (Vorzugszahlen und -maße) Bedeutung der Normzahlen Aufbau der Normzahlreihen Grundreihen Abgeleitete Reihen Zusammengesetzte Reihen Rundwertreihen Anwendung der Normzahlen Ermittlung der Maßstäbe Darstellung der Beziehungen im NZ-Diagramm Rechnen mit NZ Berechnungsbeispiele Allgemeine konstruktive Grundlagen Konstruktionsmethodik Lösungsweg zur Schaffung neuer Produkte Bewertungsverfahren Grundlagen des Gestaltens Rechnereinsatz im Konstruktions- und Entwicklungsprozess Literatur Toleranzen, Passungen, Oberflächenbeschaffenheit 2.1 Toleranzen Maßtoleranzen Grundbegriffe Größe der Maßtoleranz Anwendungsbereiche für die Grundtoleranzgrade Lage der Toleranzfelder Direkte Angabe von Maßtoleranzen Maße ohne Toleranzangabe Formtoleranzen Lagetoleranzen Toleranzangaben in Zeichnungen Maßtoleranzen Form- und Lagetoleranzen 2.2 Passungen Grundbegriffe ISO-Passsysteme System Einheitsbohrung (EB) System Einheitswelle (EW) Passungsauswahl Tolerierungsgrundsätze Toleranzketten Oberflächenbeschaffenheit Gestaltabweichung Oberflächenangaben in Zeichnungen

2 VIII Inhaltsverzeichnis 2.4 Berechnungsbeispiele Literatur Festigkeitsberechnung 3.1 Allgemeines Beanspruchungs- und Belastungsarten Werkstoffverhalten, Festigkeitskenngrößen Statische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) Dynamische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) Grenzspannungslinie (Wöhlerlinie) Dauerfestigkeitsschaubilder (DFS) Dauerfestigkeitskennwerte 3.4 Statische Bauteilfestigkeit Gestaltfestigkeit (dynamische Bauteilfestigkeit) Konstruktionskennwerte Kerbwirkung und Stützwirkung Oberflächengüte Bauteilgröße Oberflächenverfestigung Sonstige Einflüsse Konstruktionsfaktor (Gesamteinflussfaktor) Ermittlung der Gestaltfestigkeit (Bauteilfestigkeit) Gestaltwechselfestigkeit (Bauteilwechselfestigkeit) Gestaltdauerfestigkeit (Bauteildauerfestigkeit) 3.6 Sicherheiten Praktische Festigkeitsberechnung Ûberschlägige Berechnung Statisch belastete Bauteile Dynamisch belastete Bauteile Statischer Festigkeitsnachweis Dynamischer Festigkeitsnachweis (Ermüdungsfestigkeitsnachweis) Dynamischer Festigkeitsnachweis Einzelbelastungen, Lastkollektive, Zeitfestigkeit, Dauerfestigkeit Tragfähigkeitsnachweis im Stahlbau Teilsicherheitskonzept für den Bauteilnachweis Berechnungsmethoden 3.8 Berechnungsbeispiele Literatur Tribologie 4.1 Funktion und Wirkung Reibung, Reibungsarten Reibungszustände (Schmierungszustände) Beanspruchung im Bauteilkontakt, Hertzsche Pressung Schmierstoffe Schmieröle Eigenschaften der Schmieröle Einteilung der Schmieröle Schmierfette Sonstige Schmierstoffe Schmierungsarten Schäden an Maschinenelementen Verschleiß Korrosion Schadensbilder Literatur

3 Inhaltsverzeichnis IX 5 Kleb- und Lötverbindungen 5.1 Klebverbindungen Funktion und Wirkung Physikalisch abbindende Klebstoffe (Lösungsmittel- und Dispersionsklebstoffe) Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe) Herstellen der Klebverbindungen Gestalten und Entwerfen Beanspruchung und Festigkeit Einflüsse auf die Festigkeit Gestalten der Klebverbindung Berechnungsgrundlagen Berechnungsbeispiele Literatur (Kleben) Lötverbindungen Funktion und Wirkung Herstellen der Lötverbindungen Gestalten und Entwerfen Berechnungsgrundlagen Berechnungsbeispiel Literatur (Löten) Schweißverbindungen 6.1 Funktion und Wirkung Wirkprinzip und Anwendung Schweißverfahren Schmelzschweißen Pressschweißen Wahl des Schweißverfahrens Auswirkungen des Schweißvorganges Entstehung der Schrumpfungen und Spannungen Auswirkungen der Schweißschrumpfung Zusammenwirken von Eigen- und Lastspannungen 6.2 Gestalten und Entwerfen Schweißbarkeit der Bauteile Schweißeignung der Werkstoffe Konstruktionsbedingte Schweißsicherheit Fertigungsbedingte Schweißsicherheit (Schweißmöglichkeit) Schweißzusatzwerkstoffe Stoß- und Nahtarten Begriffe Stumpfnaht Kehlnaht Sonstige Nähte Fugenvorbereitung Gütesicherung Bewertungsgruppen für Schmelzschweißverbindungen an Stahl nach DIN EN ISO 5817 Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen nach DIN EN ISO Zeichnerische Darstellung der Schweißnähte nach DIN EN Symbole Lage der Symbole in Zeichnungen Bemaßung der Nähte Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 Ergänzende Angaben Beispiel Schweißgerechtes Gestalten Allgemeine Konstruktionsrichtlinien Gestaltungsbeispiele Vorwiegend ruhend beanspruchte Stahlbauten Geschweißte Maschinenteile Druckbehälter Punktschweißverbindungen 6.3 Berechnung von Schweißkonstruktionen Schweißverbindungen im Stahlbau Berechnung der Bauteile Berechnung der Schweißnähte im Stahlbau Beanspruchung von Kehlnähten Berechnung der Punktschweißverbindungen

4 X Inhaltsverzeichnis Berechnung der Schweißverbindungen im Maschinenbau Ermittlung der Belastung Beanspruchung der Schweißnähte Zusammengesetzte Beanspruchung Zulässige Spannungen im Maschinenbau Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000-Regelwerk 176 Zylindrische Mäntel und Kugeln Gewölbte Böden Ebene Platten und Böden Ausschnitte in der Behälterwand 6.4 Berechnungsbeispiele Literatur Nietverbindungen 7.1 Allgemeines Die Niete Nietformen Nietwerkstoffe Bezeichnung der Niete Herstellung der Nietverbindungen Allgemeine Hinweise Warmnietung Kaltnietung Verbindungsarten, Schnittigkeit Nietverbindungen im Stahlbau Allgemeine Richtlinien Berechnung der Bauteile Berechnung der Niete und Nietverbindungen Niet- und Nietlochdurchmesser Nietlänge Beanspruchbarkeit der Niete Entwurfsberechnung Stabanschlüsse und Stöße Momentbelastete Nietanschlüsse Gestaltung der Nietverbindungen Nietverbindungen im Leichtmetallbau Allgemeines Aluminiumniete Werkstoffe Berechnung der Bauteile und Niete Allgemeine Richtlinien Niet- und Nietlochdurchmesser Nietlänge 7.7 Nietverbindungen im Maschinen- und Gerätebau Anwendungsbeispiele Maßnahmen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit Festigkeitsnachweise Stanzniet- und Clinchverbindungen Stanznieten Clinchen Berechnungsbeispiele Literatur und Bildquellenverzeichnis Schraubenverbindungen 8.1 Funktion und Wirkung Aufgaben und Wirkprinzip Gewinde Gewindearten Gewindebezeichnungen Geometrische Beziehungen

5 Inhaltsverzeichnis XI Schrauben- und Mutternarten Schraubenarten Mutternarten Sonderformen von Schrauben, Muttern und Gewindeteilen Bezeichnung genormter Schrauben und Muttern Scheiben und Schraubensicherungen Scheiben Schraubensicherungen Herstellung, Werkstoffe und Festigkeiten der Schrauben und Muttern 231 Herstellung Werkstoffe und Festigkeiten 8.2 Gestalten und Entwerfen Gestaltung der Gewindeteile Gestaltung der Schraubenverbindungen Vorauslegung der Schraubenverbindung Berechnung von Befestigungsschrauben Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen im Montagezustand Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft als Längskraft Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft als Längskraft Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung Kraftverhältnisse bei statischer oder dynamischer Querkraft Setzverhalten der Schraubenverbindungen Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindungen, dynamische Sicherheit Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment Kräfte am Gewinde, Gewindemoment Anziehdrehmoment Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren Beanspruchung der Schraube beim Anziehen Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft, Berechnung der statischen Sicherheit Flächenpressung an den Auflageflächen Praktische Berechnung der Befestigungsschrauben im Maschinenbau 255 Nicht vorgespannte Schrauben Vorgespannte Schrauben, Rechnungsgang Lösen der Schraubenverbindung, Sicherungsmaßnahmen Losdrehmoment Selbsttätiges Losdrehen, Lockern der Verbindung Sicherungsmaßnahmen, Anwendung und Wirksamkeit der Sicherungselemente 8.4 Schraubenverbindungen im Stahlbau Anwendung Schraubenarten Geschraubte Anschlüsse Gestaltung der Verbindungen Anziehen der Verbindung Verbindungen mit nicht kontrolliert vorgespannten Schrauben Verbindungen mit vorgespannten hochfesten Schrauben (HV/HR-Schrauben) Grenztragfähigkeit der Bauteile Moment(schub)belastete Anschlüsse Konsolanschlüsse Bewegungsschrauben Entwurf Nachprüfung auf Festigkeit Nachprüfung auf Knickung Nachprüfung des Muttergewindes (Führungsgewinde) Wirkungsgrad der Bewegungsschrauben, Selbsthemmung Berechnungsbeispiele Literatur

6 XII Inhaltsverzeichnis 9 Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente 9.1 Funktion und Wirkung Bolzen Formen und Verwendung Gestalten und Entwerfen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau 282 Einbaufälle und Biegemomente Festlegen der Bauteilabmessungen Berechnen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau Gestalten und Entwerfen von Bolzenverbindungen im Stahlbau Einsatzbereiche Bemessen der Augenstäbe nach DIN EN Bemessung für massive Rundbolzen nach DIN EN Bolzenverbindungen bei denen eine unbehinderte Verdrehung in den Augen erforderlich ist Austauschbare Bolzen Bolzenverbindungen ohne geforderte Verdrehung in den Augen 9.3 Stifte und Spannbuchsen Formen und Verwendung Kegelstifte Zylinderstifte Kerbstifte und Kerbnägel Spannstifte (Spannhülsen) Spannbuchsen für Lagerungen Berechnung der Stiftverbindungen Querstift-Verbindungen Steckstift-Verbindungen Längsstift-(Rundkeil-)Verbindungen 9.4 Sicherungselemente Sicherungsringe (Halteringe) Splinte und Federstecker Achshalter Gestaltungs- und Anwendungsbeispiele Berechnungsbeispiele Literatur Federn 10.1 Kennwerte, Bauformen und Werkstoffe für Federn Federrate, Federkennlinie Federungsarbeit Schwingungsverhalten und Dämpfung Federarten Federwerkstoffe Auswahl und Optimierung von Federn Zug- und druckbeanspruchte Federn Zugstäbe Ringfedern Biegebeanspruchte Federn Einfache Blattfedern Geschichtete Blattfedern Drehfedern Spiralfedern Tellerfedern Torsionsbeanspruchte Federn aus Metall Drehstabfedern Zylindrische Schraubenfedern mit Kreisquerschnitt Zylindrische Schraubenfedern mit Rechteckquerschnitt Kegelige Schraubendruckfedern Federn aus Gummi Eigenschaften von Gummi Ausführung, Anwendung

7 Inhaltsverzeichnis XIII 10.6 Berechnungsbeispiele Literatur Achsen, Wellen und Zapfen 11.1 Funktion und Wirkung Gestalten und Entwerfen Gestaltungsgrundsätze Gestaltungsrichtlinien hinsichtlich der Festigkeit Gestaltungsrichtlinien hinsichtlich des elastischen Verhaltens Entwurfsberechnung Werkstoffe und Halbzeuge Berechnungsgrundlagen Ermittlung des Entwurfsdurchmessers 11.3 Kontrollberechnungen Festigkeitsnachweis Elastisches Verhalten Verformung bei Torsionsbeanspruchung Verformung bei Biegebeanspruchung Kritische Drehzahl Schwingungen, Resonanz Biegekritische Drehzahl Verdrehkritische Drehzahl 11.4 Berechnungsbeispiele Literatur Elemente zum Verbinden von Wellen und Naben 12.1 Funktion und Wirkung Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen Pass- und Scheibenfederverbindungen Gestalten und Entwerfen Berechnung Keil- und Zahnwellenverbindungen Gestalten und Entwerfen Berechnung Polygonverbindungen Gestalten und Entwerfen Berechnung Stirnzahnverbindungen Stiftverbindungen Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen Zylindrische Pressverbände Gestalten und Entwerfen Berechnung Angaben zur Herstellung von Pressverbänden Drehzahleinfluss bei Pressverbänden Kegelpressverbände Gestalten und Entwerfen Berechnung Spannelement-Verbindungen Lösbare Kegelspannsysteme (LKS) Sternscheiben Druckhülsen Hydraulische Spannbuchsen Toleranzring Klemmverbindung Gestalten und Entwerfen Berechnung Keilverbindungen Gestalten und Entwerfen Berechnung Kreiskeil-Verbindung Gestalten und Entwerfen Berechnung 12.4 Stoffschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen Berechnungsbeispiele Literatur und Bildquellennachweis

8 XIV Inhaltsverzeichnis 13 Kupplungen und Bremsen 13.1 Funktion und Wirkung von Kupplungen Berechnungsgrundlagen zur Kupplungsauswahl Anlaufdrehmoment, zu übertragendes Kupplungsmoment Beschleunigungsdrehmoment, Trägheitsmoment Betriebsverhalten von Antriebs- und Arbeitsmaschinen Kupplungsdrehmoment Stoßfreies Anfahren mit konstantem Drehmoment Drehmomentstoß Geschwindigkeitsstoß Periodisches Wechseldrehmoment Auslegung nachgiebiger Wellenkupplungen Nach Herstellerangaben Mit Hilfe von Anwendungsfaktoren Nach der ungünstigsten Lastart (DIN 740 T2) Auslegung von schaltbaren Reibkupplungen Anlaufvorgang Drehmomente bei Reibkupplungen Bestimmung der Kupplungsgröße 13.3 Nicht schaltbare Kupplungen Starre Kupplungen Nachgiebige Kupplungen (Ausgleichskupplungen) Getriebebewegliche (drehstarre) Kupplungen Drehnachgiebige Kupplungen 13.4 Schaltbare Kupplungen Fremdbetätigte Kupplungen (Schaltkupplungen) Formschlüssige Schaltkupplungen Kraft-(Reib-)schlüssige Schaltkupplungen Momentbetätigte Kupplungen (Sicherheitskupplungen) Drehzahlbetätigte Kupplungen (Fliehkraftkupplungen) Richtungsbetätigte Kupplungen (Freilaufkupplungen) Induktionskupplungen Synchronkupplung Asynchron- und Wirbelstromkupplung Hydrodynamische Kupplungen Mit konstanter Füllung Mit veränderlicher Füllung 13.5 Hinweise für Einsatz und Auswahl von Kupplungen Bremsen Funktion und Wirkung Berechnung Bauformen Berechnungsbeispiele Literatur und Bildquellennachweis Wälzlager und Wälzlagerungen 14.1 Funktion und Wirkung Aufgaben und Wirkprinzip Einteilung der Lager Richtlinien zur Anwendung von Wälzlagern Ordnung der Wälzlager Aufbau der Wälzlager, Wälzkörperformen, Werkstoffe Grundformen der Wälzlager, Druckwinkel, Lastwinkel Standardbauformen der Wälzlager, ihre Eigenschaften und Verwendung Weitere Bauformen Baumaße und Kurzzeichen der Wälzlager 14.2 Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen Lageranordnung Fest-Los-Lagerung Stützlagerung Lagerkombinationen Mehrfache Lagerung

9 Inhaltsverzeichnis XV Lagerauswahl Gestaltung der Lagerungen Tolerierung der Anschlussbauteile Konstruktive Gestaltung der Lagerstelle Schmierung der Wälzlager Fettschmierung Úlschmierung Feststoffschmierung Lagerabdichtungen Vorauswahl der Lagergröße Berechnung der Wälzlager Statische Tragfähigkeit Statische Tragzahl C 0 Statisch äquivalente Belastung Dynamische Tragfähigkeit Bestimmungsgrößen nach DIN ISO 281 Lebensdauergleichung nach DIN ISO 281 Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lagerbelastung (P und n ¼ konstant) Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lagerbelastung (P und n 6¼ konstant) Minderung der Lagertragzahlen C und C Erreichbare Lebensdauer modifizierte Lebensdauerberechnung Gebrauchsdauer Höchstdrehzahlen Gestaltungsbeispiele für Wälzlagerungen Wälzgelagerte Bauelemente Lagergehäuseeinheiten Laufrollen Drehverbindungen Kugelbuchsen Kugelgewindetrieb 14.6 Lineare Wälzführungen Funktion und Eigenschaften Tragfähigkeit und nominelle Lebensdauer Auswahl von Führungen, Linearsysteme Berechnungsbeispiele Literatur und Bildquellennachweis Gleitlager 15.1 Funktion und Wirkung Wirkprinzip Anordnung der Gleitflächen Reibungszustände Schmierstoffeinflüsse Hydrodynamische Schmierung Schmierkeil Druckverteilung und Tragfähigkeit 15.2 Anwendung Gestalten und Entwerfen Gleitlagerwerkstoffe Tribologisches Verhalten Lagerwerkstoffe Gestaltungs- und Betriebseinflüsse Schmierstoffversorgung der Gleitlager Schmierungsarten Schmierverfahren und Schmiervorrichtungen Schmierstoffzuführung Gestaltung der Radial-Gleitlager Lagerbuchsen, Lagerschalen Gestaltungsbeispiele Gestaltung der Axial-Gleitlager Lagerdichtungen

10 XVI Inhaltsverzeichnis 15.4 Berechnungsgrundlagen Berechnung der Radialgleitlager Betriebskennwerte (Relativwerte) Wärmebilanz Schmierstoffdurchsatz Berechnungsgang Berechnung der Axialgleitlager Spurlager mit ebenen Spurplatten Einscheiben- und Segment-Spurlager 15.5 Berechnungsbeispiele Literatur Riemengetriebe 16.1 Funktion und Wirkung Aufgaben und Wirkprinzip Riemenaufbau und Riemenwerkstoffe Flachriemen Keilriemen Keilrippenriemen Synchronriemen (Zahnriemen) 16.2 Gestalten und Entwerfen Bauarten und Verwendung Wahl der Riemenart Riemenführung Vorspannmöglichkeiten Verstell- bzw. Schaltgetriebe Ausführung der Riementriebe Allgemeine Gesichtspunkte Hauptabmessungen der Riemenscheiben Werkstoffe und Ausführung der Riemenscheiben 16.3 Auslegung der Riementriebe Theoretische Grundlagen zur Berechnung der Riementriebe Kräfte am Riementrieb Dehn- und Gleitschlupf, Ûbersetzung Spannungen, elastisches Verhalten Ûbertragbare Leistung, optimale Riemengeschwindigkeit Praktische Berechnung der Riementriebe Riemenwahl Geometrische und kinematische Beziehungen Leistungsberechnung Vorspannung; Wellenbelastung Kontrollabfragen 16.4 Berechnungsbeispiele Literatur Kettengetriebe 17.1 Funktion und Wirkung Aufgaben und Einsatz Kettenarten, Ausführung und Anwendung Bolzenketten Buchsenketten Rollenketten Sonderbauformen Kettenräder Verbindungsglieder für Rollenketten Mechanik der Kettengetriebe Gestalten und Entwerfen von Rollenkettengetrieben Verzahnungsangaben Festlegen der Zähnezahlen für die Kettenräder Gestalten der Kettenräder Kettenauswahl Gliederzahl, Wellenabstand Anordnung der Kettengetriebe Durchhang des Kettentrums Hilfseinrichtungen Schmierung und Wartung der Kettengetriebe

11 Inhaltsverzeichnis XVII 17.3 Berechnung der Kräfte am Kettengetriebe Berechnungsbeispiel Literatur Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen) 18.1 Funktionen, Wirkungen und Einsatz Bauformen Rohre Schläuche Formstücke Armaturen Ventile Schieber Hähne Klappen 18.3 Gestalten und Entwerfen Vorschriften, Begriffe und Definitionen Rohrverbindungen Schweißverbindungen für Stahlrohre Flanschverbindungen Rohrverschraubungen Muffenverbindungen Dehnungsausgleicher Rohrhalterungen Gestaltungsrichtlinien für Rohrleitungsanlagen Darstellung der Rohrleitungen Berechnungsgrundlagen Rohrquerschnitt und Druckverlust Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck Rohre aus Stahl Rohre aus duktilem Gusseisen Rohre aus Kunststoff Berücksichtigung von Druckstößen 18.5 Berechnungsbeispiele Literatur Dichtungen 19.1 Funktion und Wirkung Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen (Statische Dichtungen) Unlösbare Berührungsdichtungen Lösbare Dichtungen Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen (Dynamische Dichtungen) Dichtungen für Drehbewegungen Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung Berührungsfreie Dichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen Literatur und Bildquellennachweis Zahnräder und Zahnradgetriebe (Grundlagen) 20.1 Funktion und Wirkung Zahnräder und Getriebearten Verzahnungsgesetz Flankenprofile und Verzahnungsarten Zykloidenverzahnung Triebstockverzahnung Evolventenverzahnung Bezugsprofil, Herstellung der Evolventenverzahnung

12 XVIII Inhaltsverzeichnis 20.2 Zahnradwerkstoffe Schmierung der Zahnradgetriebe Getriebewirkungsgrad Konstruktionshinweise für Zahnräder und Getriebegehäuse Gestaltungsvorschläge Stirnräder Kegelräder Schnecken und Schneckenräder Getriebegehäuse Darstellung, Maßeintragung Zeichnerische Darstellung Maßeintragung 20.6 Literatur Stirnräder mit Evolentenverzahnung 21.1 Geometrie der Stirnräder Begriffe und Bestimmungsgrößen Verzahnungsmaße der Nullräder Eingriffsstrecke, Profilüberdeckung Profilverschiebung (Geradverzahnung) Anwendung Zahnunterschnitt, Grenzzähnezahl Spitzgrenze und Mindestzahndicke am Kopfkreis Paarung der Zahnräder, Getriebearten Rad- und Getriebeabmessungen bei V-Radpaaren Evolventenfunktion und ihre Anwendung bei V-Getrieben Anwendung der Evolventenfunktion Summe der Profilverschiebungsfaktoren und ihre Aufteilung 0,5-Verzahnung Berechnungsbeispiele (Geometrie der Geradverzahnung) Geometrie der Schrägstirnräder mit Evolventenverzahnung Grundformen, Schrägungswinkel Verzahnungsmaße Eingriffsverhältnisse, Gesamtüberdeckung Profilverschiebung (Schrägverzahnung) Ersatzzähnezahl, Grenzzähnezahl Profilverschiebungsfaktoren Radund Getriebeabmessungen für V-Radpaarungen Berechnungsbeispiele (Geometrie der Schrägverzahnung) Toleranzen, Verzahnungsqualität Flankenspiele und Zahndickenabmaße Prüfmaße für die Zahndicke Berechnungsbeispiele (Toleranzen, Verzahnungsqualität) Entwurfsberechnung (Außenverzahnung) Vorwahl der Hauptabmessungen Wellendurchmesser d sh zur Aufnahme des Ritzels Ûbersetzung i, Zähnezahlverhältnis u Ritzelzähnezahl z 1 Zahnradbreite b Schrägungswinkel b, Steigungsrichtung der Zahnflanken Modul Vorgehensweise zur Ermittlung der Verzahnungsgeometrie Tragfähigkeitsnachweis für Außenradpaare Schadensmöglichkeiten an Zahnrädern Zahnbruch Ermüdungserscheinungen an den Zahnflanken Fressen Kraftverhältnisse Kräfte am Gerad-Stirnradpaar Kräfte am Schräg-Stirnradpaar Belastungseinflussfaktoren Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit Auftretende Zahnfußspannung Zahnfuß-Grenzfestigkeit s FP Nachweis der Grübchentragfähigkeit Auftretende Flankenpressung Flanken-Grenzfestigkeit s HP Berechnungsbeispiele (Tragfähigkeitsnachweis)

13 Inhaltsverzeichnis XIX 22 Kegelräder und Kegelradgetriebe 22.1 Grundformen, Funktion und Verwendung Geometrie der Kegelräder Geradverzahnte Kegelräder Ûbersetzung, Zähnezahlverhältnis, Teilkegelwinkel Allgemeine Radabmessungen Eingriffsverhältnisse Grenzzähnezahl und Profilverschiebung Schrägverzahnte Kegelräder Ûbersetzung, Zähnezahlverhältnis Radabmessungen Eingriffsverhältnisse Grenzzähnezahl und Profilverschiebung 22.3 Entwurfsberechnung Wellendurchmesser d sh zur Aufnahme des Ritzels Ûbersetzung, Zähnezahlverhältnis Zähnezahl Schrägungswinkel Zahnbreite Zahnradwerkstoffe und Verzahnungsqualität Modul 22.4 Tragfähigkeitsnachweis Kraftverhältnisse Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit Nachweis der Grübchentragfähigkeit Berechnungsbeispiele für Kegelradgetriebe Schraubrad- und Schneckengetriebe 23.1 Schraubradgetriebe Funktion und Wirkung Geometrische Beziehungen Ûbersetzungen Schrägungswinkel Geschwindigkeitsverhältnisse Radabmessungen, Achsabstand Eingriffsverhältnisse Kraftverhältnisse (Null-Verzahnung) Berechnung der Getriebeabmessungen (Null-Verzahnung) Schneckengetriebe Funktion und Wirkung Ausführungsformen und Herstellung Verwendung Geometrische Beziehungen bei Zylinderschneckengetrieben mit S ¼ 90 Achsenwinkel Ûbersetzung Abmessungen der Schnecke Abmessungen des Schneckenrades Achsabstand Eingriffsverhältnisse Kraftverhältnisse Kräfte an der Schnecke Entwurfsberechnung für Schneckengetriebe Vorwahl der Hauptabmessungen Werkstoffvorwahl Tragfähigkeitsnachweis Grübchentragfähigkeit Zahnfußtragfähigkeit Durchbiegsicherheit der Schneckenwelle Temperatursicherheit bei Tauchschmierung Berechnungsbeispiele Literatur 798 Sachwortverzeichnis

14 Inhaltsverzeichnis Tabellenbuch 1 Allgemeine Grundlagen TB 1-1 Stahlauswahl für den allgemeinen Maschinenbau TB 1-2 Eisenkohlenstoff-Gusswerkstoffe TB 1-3 Nichteisenmetalle TB 1-4 Kunststoffe TB 1-5 Warmgewalzte Flachstäbe aus Stahl für allgemeine Verwendung nach DIN EN TB 1-6 Rundstäbe TB 1-7 Flacherzeugnisse aus Stahl (Auszug) TB 1-8 Warmgewalzte gleichschenklige Winkel aus Stahl nach EN TB 1-9 Warmgewalzte ungleichschenklige Winkel aus Stahl nach EN TB 1-10 Warmgewalzter U-Profilstahl mit geneigten Flanschflächen nach DIN TB 1-11 Warmgewalzte I-Träger nach DIN 1025 (Auszug) TB 1-12 Warmgewalzter gleichschenkliger T-Stahl mit gerundeten Kanten und Ûbergängen nach DIN EN TB 1-13 Hohlprofile, Rohre TB 1-14 Flächenmomente 2. Grades und Widerstandsmomente TB 1-15 Maßstäbe in Abhängigkeit vom Längenmaßstab, Stufensprünge und Reihen zur Typung TB 1-16 Normzahlen nach DIN Toleranzen, Passungen, Oberflächenbeschaffenheit TB 2-1 Grundtoleranzen IT in Anlehnung an DIN ISO TB 2-2 Zahlenwerte der Grundabmaße von Außenflächen (Wellen) in mm nach DIN ISO (Auszug) TB 2-3 Zahlenwerte der Grundabmaße von Innenpassflächen (Bohrungen) in mm nach DIN ISO (Auszug) TB 2-4 Passungen für das System Einheitsbohrung nach DIN ISO (Auszug) TB 2-5 Passungen für das System Einheitswelle nach DIN ISO (Auszug) TB 2-6 Allgemeintoleranzen TB 2-7 Formtoleranzen nach DIN EN ISO 1101 (Auszug) TB 2-8 Lagetoleranzen nach DIN EN ISO 1101 (Auszug) TB 2-9 Anwendungsbeispiele für Passungen TB 2-10 Zuordnung von Rz und Ra für spanend gefertigte Oberflächen nach DIN , Beiblatt 1 (Norm zurückgezogen) TB 2-11 Empfehlung für gemittelte Rautiefe Rz in Abhängigkeit von Nennmaß, Toleranzklasse und Flächenfunktion (nach Rochusch) TB 2-12 Rauheit von Oberflächen in Abhängigkeit vom Fertigungsverfahren (Auszug aus zurückgezogener DIN 4766) Festigkeitsberechnung TB 3-1 Dauerfestigkeitsschaubilder der Baustähle TB 3-2 Faktoren zur Berechnung der Werkstoff-Festigkeitswerte und plastische Formzahlen TB 3-3 Zulässige Spannungen im Kranbau nach DIN beim Allgemeinen Spannungsnachweis TB 3-4 Charakteristische Werte der 0,2%-Dehngrenze R p 0;2 und der Zugfestigkeit R m für tragende Bauteile aus Aluminium-Knetlegierungen im Aluminiumbau nach DIN EN (Auswahl) I

15 TB 3-5 Anhaltswerte für Anwendungs- bzw. Betriebsfaktor K A TB 3-6 Kerbformzahlen a k TB 3-7 Stützzahl TB 3-8 Kerbwirkungszahlen (Anhaltswerte) TB 3-9 Kerbwirkungszahlen TB 3-10 Einflussfaktor der Oberflächenrauheit K TB 3-11 Faktoren K für den Größeneinfluss TB 3-12 Einflussfaktor der Oberflächenverfestigung K V Richtwerte für Stahl TB 3-13 Faktoren zur Berechnung der Mittelspannungsempfindlichkeit TB 3-14 Sicherheiten, Mindestwerte Tribologie TB 4-1 Reibungszahlen TB 4-2 Druckviskositätskoeffizient a für verschiedene Schmieröle TB 4-3 Eigenschaften der Schmierfette TB 4-4 Kriterien für die Auswahl von Zentralschmieranlagen TB 4-5 Elektrochemische Spannungsreihe (Elektrodenpotential in Volt von Metallen in wässriger Lösung gegen Wasserstoffelektrode) Kleb- und Lötverbindungen TB 5-1 Oberflächenbehandlungsverfahren für Klebverbindungen TB 5-2 Klebstoffe zum Verbinden von Metallen nach Richtlinie VDI 2229: TB 5-3 Festigkeitswerte für kaltaushärtende Zweikomponentenkleber (nach Herstellerangaben) TB 5-4 Hartlote nach DIN EN und ihre Anwendung TB 5-5 Weichlote nach DIN EN ISO 9453 und ihre Anwendung (Auswahl) TB 5-6 Flussmittel zum Hartlöten nach DIN EN TB 5-7 Einteilung der Flussmittel zum Weichlöten nach DIN EN TB 5-8 Gegenüberstellung der Typ-Kurzzeichen von Flussmitteln zum Weichlöten (DIN EN zu DIN ) TB 5-9 Richtwerte für Lötspaltbreiten TB 5-10 Zug- und Scherfestigkeit von Hartlötverbindungen (nach BrazeTec Umicore, ehem. Degussa) Schweißverbindungen TB 6-1 Zeichnerische Darstellung von Schweißnähten nach DIN EN TB 6-2 Bewertungsgruppen für Unregelmäßigkeiten für Schweißverbindungen aus Stahl nach DIN EN ISO 5817 (Auswahl) TB 6-3 Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen nach DIN EN ISO TB 6-4 Zulässige Abstände von Schweißpunkten nach DIN TB 6-5 Nennwerte der Streckgrenze R e und der Zugfestigkeit R m für warmgewalzten Baustahl nach DIN EN TB 6-6 Nennwerte der Streckgrenze R e und der Zugfestigkeit R m für Gusswerkstoffe nach DIN EN /NA.B TB 6-7 Korrelationsbeiwert b w für Kehlnähte nach DIN EN TB 6-8 Maximales clt-verhältnis von ein- und beidseitig gelagerten Plattenstreifen für volles Mittragen unter Druckspannungen nach DIN EN (Auszug) 80 TB 6-9 Zuordnung der Druckstabquerschnitte zu den Knicklinien nach TB 6-10 (DIN EN ) TB 6-10 Knicklinien TB 6-11 Beispiele für die Ausführung von Schweißverbindungen im Maschinenbau nach DS TB 6-12 Zulässige Spannungen (Oberspannungen) für Schweißverbindungen im Maschinenbau nach DS II

16 TB 6-13 Dickenbeiwert für geschweißte Bauteile im Maschinenbau nach DS TB 6-14 Festigkeitskennwerte K im Druckbehälterbau bei erhöhten Temperaturen TB 6-15 Berechnungstemperatur für Druckbehälter nach AD 2000-Merkblatt B TB 6-16 Sicherheitsbeiwerte für Druckbehälter nach AD 2000-Merkblatt B0 (Auszug) 87 TB 6-17 Berechnungsbeiwerte C für ebene Platten und Böden nach AD 2000-Merkblatt B5 (Auszug) Nietverbindungen TB 7-1 Vereinfachte Darstellung von Verbindungselementen für den Zusammenbau nach DIN ISO TB 7-2 Grenzwerte für Rand- und Lochabstände für Schrauben und Nieten an Stahl- und Aluminiumbauten nach EC 3 und EC TB 7-3 Genormte Blindniete mit Sollbruchdorn (Ûbersicht) TB 7-4 Nietverbindungen im Stahlbau mit Halbrundnieten nach DIN B 7-5 Mindestwerte der 0,2%-Dehngrenze R p0,2 und der Zugfestigkeit R m für Aluminium-Vollniete nach DIN EN TB 7-6 Zulässige Wechselspannungen s w zul in N/mm 2 für gelochte Bauteile aus S235 (S355) nach DIN TB 7-7 Zulässige Spannungen in N/mm 2 für Nietverbindungen aus thermoplastischen Kunststoffen TB 7-8 Statische Scherbruch- und Zugbruchkräfte von genormten Blindnieten in N je Nietquerschnitt TB 7-9 Anhaltswerte für die Gestaltung geclinchter Verbindungen aus Stahlblech TB 7-10 Von runden Clinchverbindungen maximal übertragbare Scherzugkräfte je Punkt 92 8 Schraubenverbindungen TB 8-1 Metrisches ISO-Gewinde (Regelgewinde) nach DIN 13 T1 (Auszug) TB 8-2 Metrisches ISO-Feingewinde; Auswahl nach DIN 13 T TB 8-3 Metrisches ISO-Trapezgewinde nach DIN 103 (Auszug) TB 8-4 Festigkeitsklassen, Werkstoffe und mechanische Eigenschaften von Schrauben nach DIN EN ISO (Auszug) TB 8-5 Genormte Schrauben (Auswahl). Einteilung nach DIN ISO TB 8-8 Konstruktionsmaße für Verbindungen mit Sechskantschrauben (Auswahl aus DIN-Normen) TB 8-9 Konstruktionsmaße für Verbindungen mit Zylinder- und Senkschrauben (Auswahl aus DIN-Normen) TB 8-6 Genormte Muttern (Auswahl). Einteilung nach DIN ISO TB 8-7 Mitverspannte Zubehörteile für Schraubenverbindungen nach DIN (Auswahl). Einteilung nach DIN ISO TB 8-10 Richtwerte für Setzbetrag und Grenzflächenpressung (nach VDI 2230) TB 8-11 Richtwerte für den Anziehfaktor k A (nach VDI 2230) TB 8-12 Reibungszahlen für Schraubenverbindungen bei verschiedenen Oberflächen- und Schmierzuständen TB 8-13 Richtwerte zur Vorwahl der Schrauben TB 8-14 Spannkräfte F sp und Spannmomente M sp für Schaft- und Dehnschrauben bei verschiedenen Gesamtreibungszahlen m ges TB 8-15 Einschraublängen l e für Grundlochgewinde Anhaltswerte nach Schraubenvademecum TB 8-16 Funktion/Wirksamkeit von Schraubensicherungen (nach VDI 2230) TB 8-17 Beiwerte a b und k 1 zur Ermittlung der Lochleibungstragfähigkeit im Stahl- und Aluminiumbau (EC3 und EC9) TB 8-18 Richtwerte für die zulässige Flächenpressung p zul bei Bewegungsschrauben III