Klausur KT2 (alt KT3) SS 2010 (54 P)

Ähnliche Dokumente
Klausur KT2 (alt KT3) WS 2009/2010 (54 P)

Klausur KT4 WS 2008/2009 (95 P)

Klausur KT4 SS 2009 (54 P)

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT1 (alt KT2) SS 2011 Dr.-Ing. S. Umbach I

Technische Universität Berlin AG KONSTRUKTION. Fakultät V Verkehrs- und Maschinensysteme

Aufgabe 1 Bremse (25 P)

Klausur KT3 (alt KT4) WS 2009/2010 (54 P)

:00 bis 10:30 Uhr (1,5 Stunden) Die Klausur ist bestanden, wenn mindestens 24 Punkte erreicht wurden.

10. März :00 bis 10:30 Uhr (90 Minuten) Umfang: Σ = 60 Punkte Die Klausur ist bestanden, wenn mindestens 24 Punkte erreicht wurden.

Martin Fingerhut / Hannes Mautz /7

:00 bis 10:30 Uhr (1,5 Stunden)

Name. Vorname. Legi-Nr.

Dimensionieren 2 Prof. Dr. K. Wegener Prof. Dr. M. Meier

Das Torsionsmoment ergibt sich aus dem Abstand des Schnittufers mal der Windkraft

Funktionsbeschreibung

Prof. Dr. G. Knauer Prof. Dr. H.-J. Plewe

Beleg stationärer Schwingungserreger

Musterlösung zum Grundlagenbeispiel Getriebewelle Klausur Maschinenelemente, 29. Oktober 1999

Klausur zur studienbegleitenden Prüfungsleistung Konstruktion 1 Probeklausur. Datum: Zeit: 2 Stunden Raum:

Konstruktions-/Zeichenaufgabe 4M WS 02/03

1 Schraubenberechnung

Maschinenelementebeleg SS 2005 "Getriebe"-Berechnungen

:00 bis 10:30 Uhr (1,5 Stunden) Die Klausur ist bestanden, wenn mindestens 31 Punkte erreicht wurden.

Festigkeitsrechnung für Zahnräder

Klausur Maschinenlehre I. Kurzfragen

DIESE PRÄSENTATION SOLL HELFEN SICH IN DIE BERECHNUNG VON GLEITLAGERN BEI HYDRODYNAMISCHER SCHMIERUNG ZURECHTZUFINDEN UND SIE SCHNELL ZU ERLERNEN.

B Konstruktion. Werktstoff 16MnCr5 (1.7131): Vorgegebene Werte:

Name. Vorname. Legi-Nr. Ermüdungsfestigkeit Welle-Nabe-Verbindung L/2

Wichtiger Hinweis zum Ablauf dieser Prüfung!

:00 bis 10:30 Uhr (1,5 Stunden) Die Klausur ist bestanden, wenn mindestens 24 Punkte erreicht wurden.

tgt HP 1993/94-1: Getriebewelle

Vorbesprechung zur Übung 2

Lehrstuhl für Maschinenelemente Prof. Dr.-Ing. B.-R. Höhn WS 2009/2010

κ Κα π Κ α α Κ Α

tgt HP 1993/94-1: Getriebewelle

tgt HP 2011/12-5: Klappbrücke

Name. Vorname. Legi-Nr. Abbildung 1: Lagerung der Antriebswelle eines universellen Kegelradgetriebes (FAG)

tgtm HP 2013/14-1: Hängeförderer

tgt HP 2007/08-5: Krabbenkutter

tgtm HP 2012/13-1: Hebevorrichtung

Klausur Technische Mechanik

Rheinische Fachhochschule Köln

Umwelt-Campus Birkenfeld

Technische Universität Berlin. Institut für Konstruktion, Mikro- und Medizintechnik. Bereich Maschinenelemente. Prof. Dr.-Ing. H.

Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik Klausur CAD SS 2015 Dr.-Ing. S. Umbach

Rheinische Fachhochschule Köln

tgt HP 1983/84-2: Erdölpumpe

Prüfung im Fach Konstruktion. - Teilprüfung , Bearbeitungszeit 120 Minuten

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur CAD SS 2013 Dr.-Ing. S. Umbach

Für die folgenden Querschnitte sind jeweils die Sicherheiten gegen bleibende Verformung und Dauerbruch nach DIN 743 zu ermitteln.

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT1 (alt KT2) WS 2010/11 Dr.-Ing. S. Umbach

tgt HP 1982/83-2: Getriebewelle

Prof. Dr.-Ing. G. Knauer

Aufgabe: Punkte: Ist der Einsatzstahl 16MnCr5 im einsatzgehärteten Zustand schweißgeeignet? (kurze Begründung!)

Klawitter, Strache, Szalwicki

Aus Kapitel 27. Maschinenelemente. Aufgaben. = M b,max d 3 π/ m = 50 kg. Die Riemenscheibe ist mit F = 5kNvorgespannt. = 53,1 MPa.

Berechnungen bei dynamischer Belastung: Kritische Drehzahl n zul.

KLAUSUR STAHLBAU GRUNDLAGEN

Name. Vorname. Legi-Nr. Abbildung 1: Lagerung der Antriebswelle eines universellen Kegelradgetriebes (FAG)

tgt HP 2000/01-1: Bahnschranke

Beispielaufgaben für die Klausur KONSTRUKTION 1. TU Berlin, Konstruktionstechnik und Entwicklungsmethodik

TM 2 Übung, Aufgaben an der Tafel , Prof. Gerling, SS 2013

Aufgabe 6. Lösungsvorschlag zu Aufgabe 6. Klausur Mechanik II vom 27. März 2007 Seite 1 von 12

FACHPRÜFUNG MASCHINENELEMENTE I

Kapitel 3 Festigkeitsberechnung

tgt HP 2016/17-1: PKW-Anhänger

Klausur Technische Mechanik 2

tgt HP 1995/96-2: Säulenschwenkkran

tgt HP 2013/14-1: Industrielift

tgt HP 1987/88-2: Kranbrücke

Dimensionieren 2. Ubung 1: Passfederverbindung Bespr , Abgabe M t. Name. Vorname. Prof. Dr. K. Wegener. Legi-Nr.

Inhaltsverzeichnis. 1 Getriebeauslegung Übersetzung Zähnezahlen Zahnradgeometrie Abtriebswelle 5.

Dimensionieren 2. Übung 8: Laufrolle Besprechung , Abgabe Musterlösung. Voraussetzungen. Problemstellung. Name.

3) Welche Festigkeitsnachweise müssen bei der Auslegung von Verzahnungen erbracht werden? Zahnfußfestigkeit

Dimensionieren 2 Prof. Dr. K. Wegener Prof. Dr. M. Meier

Konstruktionsentwurf. Gruppe 7: Matthias Birringer, Simeon Besier, Kerstin Hanke

Rheinische Fachhochschule Köln

Modulprüfung in Technischer Mechanik am 16. August Festigkeitslehre. Aufgaben

2.4 Ermittlung unbekannter Kräfte im zentralen Kräftesystem

tgt HP 2010/11-1: Flugzeug

:30 bis 11:00 Uhr (1,5 Stunden)

tgt HP 2005/06-2: Exzenterantrieb

WWT Frank Sandig Agricolastr. 16, 2310A Freiberg. 1. Belegaufgabe.

Kritische Drehzahl nzul. Die zulässigen Drehzahlen müssen aus- Spindel entfernt sein.

20 Statik Die resultierende Kraft im ebenen Kräftesystem

tgt HP 2008/09-5: Wagenheber

Vorlesung Stift- und Bolzenverbindungen

Prof. Dr. G. Knauer Dipl.-Ing. W. Wieser

Statische und dynamische Analyse eines Schildersystems. Esslingen

tgt HP 1981/82-1: Spannen beim Fräsen

1 Getriebewirkungsgrad Versuchsaufbau Prüfgetriebe Drehmomentmessung... 3

Aufbau und Wirkungsweise von Sternscheiben

KISSsoft 03/2016 Tutorial 2

tgt HP 2004/05-1: Traktor

tgt HP 1987/88-1: Drehschwenktisch für Schweißarbeiten

Grundfachklausur Teil 1 / Statik I

Prüfung. Im Fach Maschinenkonstruktionslehre I für Studierende des Bioingenieurwesens (BIW) 26. März 2011

Transkript:

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Name, Vorname: Unterschrift: Matrikel- Nr.: Hinweis Änderung der Klausurbedingungen: Klausurauswahl Die Klausur KT ist eine Auswahlklausur, d.h. Sie wählen aus den gegebenen vier Klausuraufgaben drei Aufgabenstellungen aus. Diese können Sie selbst festlegen. Bei vollständig fehlerfreier Bearbeitung erhalten Sie für diese Auswahl 100% der möglichen Punkte. Markierung Markieren Sie eindeutig die von Ihnen gewählten Klausuraufgaben auf den Aufgabenblättern! Korrektur Sind keine oder alle Aufgaben gekennzeichnet, werden nur die ersten drei Aufgaben entsprechend Ihrer bearbeiteten eihenfolge bewertet. Klausur KT (alt KT3) SS 010 (54 P) Aufgabe 1 Gleit/Wälzlager (18 P) Teil 1: Gleitlager Lagerdurchmesser: D 100 mm Lagerbreite: B 50 mm Wärmeabgebende Oberfläche: A 0.4 m Wärmeübergangszahl: α 0 W/m C Lagerkraft: F n 5 kn Betriebsviskosität: η 0.08 Pas Wellendrehzahl: n 900 min -1 Gemittelten autiefen: zwelle µm zlager 4 µm Umgebungstemperatur: ϑ u 0 C Zulässige Lagerbetriebstemperatur: ϑ Lzul 90 C elative Exzentrizität: ε 0.8 - elatives Lagerspiel: ψ 1.35*10-3 - Ein adialgleitlager soll auf seine Funktionsfähigkeit bei stationären Betriebsbedingungen überprüft werden. Formeln: P α A ( ϑ ϑ ) Kühlleistung Konvektion: K L u eibleistung: P µ F u N r Fn ω e µ 3 eibungszahl: ψ S e elative Exzentrizität: ε o ψ µ für So 1, ψ 3 S o für S 1 o p hyd h 0 elatives Lagerspiel: ψ r Abbildung 1.1: Arbeitsskizze Gleitlager Sommerfeld Zahl: p ψ So η ω Seite1 Seite

Institut für Maschinenelementee und Konstruktionstechnik Prof. Dr. r.-ing G. Knoll Klausur r KT (alt KT3) SS 10 15.10.010 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 a) Berechnen Sie die eibleistung und überprüfen Sie,, ob das Lager unter den vorhandenen Betriebsbedingungen die zulässigee Betriebstemperatur nicht überschreitet. Die Wärme wird durch Konvektion abgeführt.. Hinweis: Für die Berechnung der r Umfangsgeschwindigkeit kannn D d ge- setzt werden. b) Weisen Sie nach, dass das Lagerr verschleißsicher läuft. Welligkeit, Durch- biegung und Verkantung des Wellenzapfens sind zu vernachlässigen. c) Skizzieren Sie qualitativ für drei unterschiedlichee Lagerbelastungenn < p < p ( η const ) die Stribeck-Kurven in ein Diagramm. p 1 3 d) Durch welchee Maßnahme kann das Auftreten der Mischreibungg beim An- laufvorgang verhindert werden? Welche Werkstoffe eigenschaften eignenn sich gut für Gleitlagermaterial? Nennen Sie mindestens s zwei. (4 P) (1 P) (3 P) ( P) Kraftangriffswinkel: α 60 Dynamische Tragzahl: C 8000 N Abstandsverhältnis: a/l 1/ Betriebsdrehzahl: n 50 min -1 Formeln: adialfaktor: X 0.56 Axialfaktor: Y 1.5 Nominelle Lebensdauer: L 10h 6 10 C 60 n P p mit p 3 e) Berechnen Sie die Lagerkräfte. (3P) Teil : Wälzlager Für die Lagerungg einer umlaufenden Welle wurde eine Fest- / Loslager-Anordnung gewählt. Die Welle wird durch die Kraft F4000N belastet.. Für die Lagerung werden illenkugellager verwendet.. f) Ermitteln Sie die nominelle Lebensdauer für das Festlager in Betriebsstunden (runden!). (P) g) Welche Aufgaben übernimmt das Loslager? (1P) h) Was versteht man unter Umfangslast und Punktlast? (P) L Abbildung 1.: Wälzlagerung Seite3 Seite4

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Aufgabe Welle/Nabe-Verbindung (18 P) Das in Abbildung.1 dargestellte Zahnrad soll mittels eines Querpressverbandes auf eine Welle gefügt werden. Das Zahnrad besteht aus 17CrNiMo6, die Welle aus Gusseisen mit Kugelgraphit EN-GJS-700-. Zwischen Welle und Zahnrad gilt der eibungskoeffizient µ N,W. Die Bauteile sollen mit der Passung 65 H7/x6 gefügt werden. b Zahnrad Variable Einheit Variable Einheit D,i 45 mm D Grundkreis 70 mm Breite b 5 mm E 17CrNiMo6 08.000 N/mm² E EN-GJS-700-140.000 N/mm² Sicherheit gegen Fließen S F,Stahl Sicherheit gegen Bruch S B,GG auheit tw Welle auheit Zahnrad tn Sicherheit gegen utschen S e,17crnimo6 685 N/mm² Fügezuschlag K 1,3-3 - 8 µm,4 µm 1,8-10 µm Hohlwelle m,en-gjs-700-700 N/mm² α Stahl 11 10-6 1/ C v 17CrNiMo6 0,3 - µ N,W v EN-GJS-700-0,7-0,15 - Abbildung.1: Arbeitsskizze Welle-Nabe-Querpressverband Nennmaßbereich über bis einschließlich mm Bohrung 50 65 +30 65 80 Welle H7 x6 u6 t6 s6 0 +141 +106 +85 +7 +1 +87 +66 +53 +11 +94 +78 +10 +75 +59 Tabelle.1: Normauszug DIN7154 Presspassung Tabelle.: Auslegung Welle-Nabe-Querpressverband Leiten Sie die benötigte(n) Formel(n) analytisch und nachvollziehbar her! Ergebnisgrößen ohne echenwege werden nicht bepunktet! Begründen Sie Ihre Antworten! a) Berechnen Sie das minimale und maximale Übermaß der vorgegebenen Passung und geben Sie die minimale und maximale Flächenpressung p min /p max an. (6 P) b) Können die gewählten Werkstoffe den Belastungen standhalten? (4 P) c) Kann das geforderte Abtriebsmoment M AB 170 Nm mit der vorgegebenen Passung sicher übertragen werden? (3 P) d) Die Bauteile sollen bei einer aumtemperatur von T 19,5 C gefügt werden. Dazu wird das Zahnrad in einem vorhergehenden Arbeitsschritt auf T erw 0 C erwärmt. Ist die geplante Erwärmung des Zahnrades auf T erw zum sicheren Fügen ausreichend? (5 P) Seite5 Seite6

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Formeln: (Die Indizierung steht für N Nabe bzw. W Welle) zul Hohlwelle/-nabe: ( ) W,N pmax 1 ρ W,N W,N Vollwelle: σ p σ max zul e zulässige Spannung: σzul,stahl S W W F,Stahl MAB s Pressung: p D µ A F ρ σ r Wi,Ni W,N rwa,na m zul,gg S B,GG Tangentialdehnung: ε ε tni twa u + ρ Ni p 1 N + vn, rni EN 1 ρn u Wa p 1+ ρw v rwa EW 1 ρw Z D + D Haftmaß: ξ ( ε ε ) W F tni twa F Glättungszuschlag: U 1, ( + ) tw tn Gesamtübermaß: U Z + U Temperaturerwärmung zum sicheren Fügen: 1 U ϑn α D N ϑ F, Uϑ Umax + K Seite7 Seite8

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Aufgabe 3 Zahnrad (18 P) In der Abbildung 3.1 ist schematisch ein geradeverzahntes Getriebe dargestellt. Bei der Verzahnung handelt es sich um eine Nullverzahnung, die in der DIN-Qualität 7 gefertigt wurde. Während des Betriebs erfährt die Verzahnung starke Stöße an der Antriebsseite, wohingegen die Abtriebsseite gleichförmig arbeitet. Nachfolgend soll die Tragfähigkeit der Zähne überprüft werden. Zur Vereinfachung wird von einer verlustfreien Kraftübertragung ausgegangen. Kennzeichnen Sie die abgelesenen Werte in den Diagrammen. Arbeitsskizze: Formeln: Leistung P F v v d π n ω r Geschwindigkeit ungleiche Lastverteilung K K Hβ Fβ t a K 3 b b 1 + a 10 + 0,18 d1 d1 n Hβ ( b / h) ( b h) n 1 + b / h + / h m DIN-Verzahnung 5 6 7 8 a1 1,13 1,15 1,17 1,3 a 0,3 0,30 0,47 0,61 Abbildung 3.1: Zahnrad d w1 10 mm m mm z 1 60 - F r 950 N z 30 - α n 0 b 40 mm ω 6,5 1/s β 0 K γ 1,0 - σ FP 350 N/mm² K V 1,5 - ε β 0,5 - Z H,5 - Z ε 0,75 - σ wirksame Zahnfußbeanspruchung FO W 1 Ft Y FA Y SA Yε Yβ m wirksame Zahnkraft Sprungüberdeckung Stribecksche Wälzpressung Ft WFt KA KV KFα KFβ K b 0,75 Y 0,5 + ε ε β W u + 1 k Z Z d u t s H ε γ Seite9 Seite10

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Prof. Dr. Dr.-Ing Ing G. Knoll Klausur KT (alt KT3) S SS 10 15.10.010 15.10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Prof. Dr. Dr.-Ing Ing G. Knoll Diagramme: Stöße,5 stark KA,0 mäßig leicht gleichförmig,0 1,5 1,5 Abtrieb 1,0 Schrägverzahnung KFα Geradverzahnung 1,0 6 7 8 9 10 11 1 DIN-Verzahnungsqualität Verzahnungsqualität Stöße Antrieb Diagramm 1: Zusatzfaktor KA Diagramm : Stirnlastverteilungsfaktor Kα Diagramm 4:: Zusatzfaktor YSa Diagramm 3:: Zusatzfaktor YFa Diagramm 5:: Zusatzfaktor Yβ Seite11 Seite1 Klausur KT (alt KT3) S SS 10 15.10.010 15.10

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 10 3 υ mm² s 10 a) Benennen Sie die in der unten stehenden Skizze markierten Größen. (keine Abkürzung!) (4 P.) 10 1 10-10 -1 10 0 10 1 ks Ns v mm² m Diagramm 6: Viskositätsauswahl (DIN 51509) b) Nennen Sie drei Tragfähigkeitsgrenzen. (1,5 P.) c) Was versteht man unter Profilverschiebung? (1 P.) d) Nennen Sie drei mögliche Zahnradpaarungen. (1,5 P.) e) Bestimmen Sie die Kräfte am Zahn, das Moment am Zahnrad 1 sowie die Nennleistung des Systems und die wirksame Zahnkraft. (4,5 P.) Sollten Sie Aufgaben e) nicht gelöst haben, rechnen Sie W Ft 00 N/mm weiter. f) Bestimmen Sie die Zahnfußbeanspruchung. (,5 P.) g) Ist die Zahnfußfestigkeit gewährleistet, begründen Sie ihre Antwort. (1 P.) h) Bestimmen Sie die für eine ausreichende Schmierung benötigte Viskosität. ( P.) Seite13 Seite14

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Aufgabe 4 Bauteilbeanspruchung (18 P) Ein abgewinkelter Hebel aus St 37 wird mit der Kraft F belastet (siehe Lastverlauf). Die Dauerfestigkeit des skizzierten Hebels ist nachzuweisen. Lastverlauf: 1300 100 Ød a l 1 B Kraft F [N] 1100 1000 900 α 800 A F l 700 Zeit t [ms] b c a) Berechnen Sie die Hebelarme l 1 und l. ( P) Abbildung 4: Hebel Formeln: axiales Widerstandsmoment: polares Widerstandsmoment: Vergleichsspannung: Geometrie: a 40 mm b 30 mm c 10 mm Ød 15 mm α 115 3 π d Wa 3 3 π d Wp 16 σ v σ + 3 τ b) Schneiden Sie den Hebel frei und leiten Sie die Formeln für die Auflagerkräfte und momente her. Das Eigengewicht des Hebels ist zu vernachlässigen. (3,5 P) c) Skizzieren Sie qualitativ die Belastungsverläufe (Normalkraft, Querkraft und Biegemoment) zwischen den Punkten A und B. Leiten Sie die Formeln der Schnittlasten für das ges. Segment her. (4 P) d) Bestimmen Sie an der Stelle A die Vergleichsspannung des Hebels für den gegebenen Lastverlauf. (7 P) e) Berechnen Sie mit Hilfe des gegebenen Smith-Diagramms die Sicherheit gegen Bruch. Gehen Sie hierbei davon aus, dass die statischen und dynamischen Anteile nicht konstant sind. (1,5 P) Seite15 Seite16

Institut für Maschinenelemente und Konstruktionstechnik Klausur KT (alt KT3) SS 10 Smith-Diagramm: Smith-Diagramm 00 σ o [N/mm²] 150 100 50 0 0 50 100 150 00 σ m [N/mm²] Seite17