Korrekturrichtlinie zur Prüfungsleistung Konstruktion am 02.02.2008 Wirtschaftsingenieurwesen WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich: Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet. Nur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen. Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen, als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor. Rechenfehler sollten grundsätzlich nur zur Abwertung des betreffenden Teilschrittes führen. Wurde mit einem falschen Zwischenergebnis richtig weitergerechnet, so erteilen Sie die hierfür vorgesehenen Punkte ohne weiteren Abzug. Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren Schrift vor. Die von Ihnen vergebenen Punkte und die daraus sich gemäß dem nachstehenden Notenschema ergebende Bewertung tragen Sie in den Klausur-Mantelbogen sowie in das Formular Klausurergebnis (Ergebnisliste) ein. Ihrer Bewertung ist folgendes Bewertungsschema zugrunde zu legen: Punktzahl von bis einschl. Note 95 100 1,0 sehr gut 90 94,5 1,3 sehr gut 85 89,5 1,7 gut 80 84,5 2,0 gut 75 79,5 2,3 gut 70 74,5 2,7 befriedigend 65 69,5 3,0 befriedigend 60 64,5 3,3 befriedigend 55 59,5 3,7 ausreichend 50 54,5 4,0 ausreichend 0 49,5 5,0 nicht ausreichend Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum 20. Februar 2008 in Ihr Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen eine Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich dem Prüfungsamt unserer Hochschule anzuzeigen (Tel. 040 / 35094-311 bzw. birgit.hupe@hamburger-fh.de). Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung, Konstruktion, Wirtschaftsingenieurwesen WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202
Bitte beachten Sie: Die jeweils im Lösungstext angeführten Punkte ( ) geben an, für welche Antwort die einzelnen Teilpunkte für die Aufgabe zu vergeben sind. Lösung 1 vgl. SB 1: Kap. 1.3, 2.3 insg. 10 Punkte a) Maßangaben in einer Technischen Zeichnung: (1) 12 12 mm, aber nicht maßstäblich gezeichnet (2) 12 Durchmesser 12 mm (3) M12 Metrisches Gewinde mit 12 mm Außendurchmesser (4) R12 Radius 12 mm (5) SW12 Schlüsselweite 12 mm (6) t12 Die Dicke des Bauteils (Blechdicke) beträgt 12 mm (je 1 Pkt) b) Linienarten und ihre Anwendung: 4 Pkte (1) Volllinie, breit sichtbare Kanten Grenze der nutzbaren Gewindelänge sichtbare Umrisse Hauptdarstellungen in Diagrammen Gewindespitzen Systemlinien (Metallbau) (2) Volllinie, schmal Maßlinien Maßhilfslinien Hinweis- und Bezugslinien Schraffuren kurze Mittellinien Gewindegründe (3) Strichlinie, schmal verdeckte Kanten verdeckte Umrisse (4) Strichpunktlinie, schmal Mittellinien Symmetrielinien Teilkreise von Verzahnungen Lochkreise Lichtkanten bei Durchdringungen Diagonalkreuz (ebene Flächen) Biegelinien Umrisse eingeklappter Schnitte Umrahmung von Einzelheiten (je 0,5 Pkte, max. 1 Pkt pro Linienart) Andere richtige Nennungen sind zu bewerten! WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Seite 2/6
Lösung 2 vgl. SB 2: Kap. 2.1, 2.3, Kontrollfrage 2.2 insg. 13 Punkte a) Grundregeln des Gestaltens: Gestalte eindeutig: Eindeutige (richtige) Realisierung der geforderten Funktion für das technische System, aber auch für seine einzelnen Baugruppen und Bauteile. Eindeutige Zuordnung von Funktion und Funktionsträger, von Ursache und Wirkung. Möglichst berechenbare Lösungen. Gestalte einfach: Die Lösung muss wirtschaftlich (mit geringen Kosten) realisierbar sein und eine einfache (problemlose) Nutzung des Produktes sichern. Einfache Formen und einfache Prozesse (z. B. Fertigung, Gebrauch, Wartung, Recycling usw.) sind dafür Voraussetzung. 9 Pkte (je max. 3 Pkte pro Grundregel) Gestalte sicher: Sicherheit des Produktes gegenüber Mensch und Umwelt. Hohe Zuverlässigkeit (Verfügbarkeit) des Produktes. b) Gerechtheiten : 4 Pkte Beanspruchungsgerecht Transportgerecht Werkstoffgerecht Fertigungsgerecht Montagegerecht Recyclinggerecht Ausdehnungsgerecht Kontrollgerecht (prüfgerecht) Korrosionsgerecht Gebrauchs- und instandhaltungsgerecht Ergonomiegerecht Austauschgerecht Formgebungsgerecht (Industrialdesign) Kriech- und relaxationsgerecht Andere richtige Nennungen in a) und b) sind zu bewerten! Formänderungs-, stabilitäts- und resonanzgerecht (je 1 Pkt, max. 4 Lösung 3 vgl. SB 3: Kap. 3.2.6 insg. 8 Punkte a) Setzen einer Schraubenverbindung: Unter Setzen wird der Verlust an Vorspannkraft nach dem Anziehen einer Schraubenverbindung verstanden. b) Faktoren, von denen das Setzen abhängig ist: Die Rauhigkeit der im Kontakt stehenden Oberflächen Art der Belastung Anzahl der Trennfugen Nachgiebigkeit von Platte und Schraube Mikroplastische Verformungen in allen Trennfugen und im Gewinde 2 Pkte (je 2 Pkte, max. 6 WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Seite 3/6
Lösung 4 vgl. SB 4: Kap. 1.3 insg. 12 Punkte Einsatz unterschiedlicher Wellen-Bauformen: a) Gerade Wellen: zur Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten zwischen An- und Abtriebsstelle, deren Lagen i. a. unveränderlich sind. (2) Beispiel: Antriebswelle Kfz, Schiffswelle, (max. 1) b) Gekröpfte Wellen: zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung oder umgekehrt. (2) Beispiel: Kurbelwelle, Nockenwelle, (max. 1) c) Biegsame Wellen: zur Übertragung kleiner bis mittlerer Drehmomente bei größeren Entfernungen zwischen An- und Abtriebsstelle und veränderlicher Lage der Abtriebsstelle. (2) Beispiel: Handschleifgeräte, zahnärztliche Geräte, Tachometer, (max. 1) d) Gelenkwellen: zur Übertragung größerer Drehmomente bei veränderlicher Lage der Abtriebsstelle. (2) Beispiel: Antriebsräder von Kfz, Tischantriebe von Fräsmaschinen, (max. 1) Lösung 5 vgl. SB 5: Kap. 3.4 insg. 7 Punkte a) Kennzeichen berührungsfreier Dichtungen: Bei berührungsfreien Dichtungen liegt zwischen den Dichtflächen ein konstruktiv vorgegebener Spalt vor. Die Dichtflächen berühren sich (im Betriebszustand) nicht. b) Vor- und Nachteile der berührungsfreien Dichtungen: Vorteile: Geringe Reibungsleistung (1), kein Verschleiß (1), keine Schmierung erforderlich (1). Nachteile: Das Wirkprinzip setzt eine Strömung voraus (1). Damit ist die Dichtung nicht absolut dicht (1). Relativ großer Bauraum bei Labyrinthdichtungen (1). 4 Pkte Lösung 6 vgl. SB 6: Kap. 3.1 insg. 9 Punkte Schadensursachen bzw. Schadensformen an Getriebe-Zahnrädern: Zahnbruch (1): Er tritt meist am Zahnfuß auf. (2) Grübchenbildung (1): Durch Überschreitung der ertragbaren Pressung entstehen an den Zahnflanken Ausbrüche in Form von grübchenartigen Vertiefungen (Pittings). (2) Fressen (Fressverschleiß) (1): Zwischen den Zahnflanken befindet sich bei zulässiger Beanspruchung ein dünner, aber geschlossener Schmierfilm. Bricht der Schmierfilm zusammen, kann es zum kurzzeitigen Verschweißen der Zahnflanken kommen. Beim Abheben der Flanken voneinander reißen die Schweißstellen auf und es können sich Fresszonen bilden. (2) Verschleiß (Gleitverschleiß) (1): Bei Misch- oder Trockenreibung kann an den Zahnflanken ein ungleichmäßig verteilter Abrieb auftreten, der, wenn er zu groß wird, das Getriebe unbrauchbar macht. (2) (je 3 Pkte, max. 9 WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Seite 4/6
Lösung 7 vgl. SB 3: Kap. 4, Beispiel 4.2; SB 9 insg. 14 Punkte a) Für die Federrate R 45... 50 N/mm und L 0 < 20 mm ergibt sich aus SB 9, Arbeitsblatt 2.4.2, die Druckfeder DIN 2098-2 x 10 x 18 mit: d 2 mm n 3,5 D 10 mm L 0 18 mm F n 317,8 N R 46,6 N/mm b) Die Federkraft ergibt sich nach Gl. (4.1 a) des SB 3 aus der Multiplikation von Federrate und Federweg: F1 R s1 46,6 N/mm 4 mm 186,4 N F2 R s2 46,6 N/mm 6 mm 279,6 N Maßgebend ist die zulässige Belastung der Feder F n, die größer ist als die maximal auftretende Federkraft: F 2 279,6 N < Fn 317,8 N. s 1 und s 2 sind somit zulässig. c) Die Blocklänge berechnet sich mit der Gl. (4.15) zu Lc nt dmax und entsprechend der Aufgabenstellung L n t d Die Gesamtwindungen n t liefert Gl. (4.8): nt n + 2 nt 3,5 + 2 5,5 Daraus folgt: Lc 5,5 2 mm 11 mm. c. 5 Pkte (je 0,5 5 Pkte 4 Pkte Lösung 8 vgl. SB 5: Kap. 1.3, Beispiel 1.1; SB 9 insg. 12 Punkte a) Wahl des Rillenkugellagers: Umstellen der Lebensdauer-Gleichung (1.4) nach der erforderlichen dynamischen Tragzahl: C Cerf Einsetzen von 1 L n p 10h 60 P 6 10 L 10h 25.000 h ; 25.000 60 800 3 Cerf 6 kn 6 10 1 1 n 800 min ; P 6 kn und p 3 für Kugellager liefert: 63,8 kn Nach Arbeitsblatt 2.7.1 erfüllt das Rillenkugellager 6312 mit Bedingung. C 81,5 kn > 63,8 kn diese WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Seite 5/6
b) Rechnerische Lebensdauer: Der Axialkraftanteil ist nach Arbeitsblatt 2.7.1 zu berücksichtigen, wenn der Grenzlastwert e Fa Fa f < C ist. 0 Fr Mit C 0 52 kn für das Rillenkugellager 6312; F a 0,75 kn und Fr 6 kn ergeben sich: F F a r 0,75 kn 6 kn 0,125 Fa 0,75 kn und 0,0144 e 0, 19 C 52 kn 0 Da der Grenzlastwert e 0,19 > 0, 125 ist, kann der Axialkraftanteil vernachlässigt werden. Dies bedeutet, dass sich die rechnerische Lebensdauer von 25.000 Betriebsstunden nicht ändert. Lösung 9 vgl. SB 6: Kap. 1.3, 2 insg. 15 Punkte a) Übersetzungsverhältnis: 2 Pkte Unter Verwendung von Gl. (1.1) folgt für das Übersetzungsverhältnis: i n n E A 990 min 220 min 1 1 4,5 b) Zähnezahlen: 7 Pkte Mit Gl. (2.9) folgt für den Nullachsabstand: a z 1 + z m 2 2 Einsetzen von Gl. (1.2) a ( 1+ ) z 1 i m 2 z 2 i liefert: z1 Auflösen nach z 1 ergibt die Zähnezahl des Ritzels: z 2a m 2 275 mm 1 ( 1 + i) 5 ( 1 + 4,5) Mit der Gl. (1.2) folgt für die Zähnezahl des Rades: z i z 4,5 20 90 2 1 20 c) Teilkreisdurchmesser: 4 Pkte Mit Gl. (2.4 c) folgt für den Teilkreisdurchmesser des Ritzels: d z m z m 20 5 mm 100 mm 1 und für den Teilkreisdurchmesser des Rades: d z m z m 90 5 mm 450 mm 2 Hinweis: Sollte unmittelbar die Gl. (4.8) aus dem SB 6 verwendet werden, ist die Gleichung mit einer äquivalent höheren Punktzahl (entsprechend der hier aufgeführten Herleitung) zu bewerten. d) Teilung: 2 Pkte Mit Gl. (2.4 b) folgt für die Teilung: p m π 5 mm 3,14 15, 7 mm WI-KON-P12-080202, WB-KON-P11-080202 Seite 6/6