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Über dieses Buch

Dieses seit über 5 Auflagen hinweg gut eingeführte Lehr- und Übungsbuch ergänzt das Roloff/Matek Lehr- und Lernsystem. Es lehnt sich an die VDI Richtlinie 2221 an und stellt den kompletten Konstruktionsprozess an ausgewählten praxisnahen Beispielen anschaulich dar. In zunehmender Komplexität werden Konstruktionen beginnend mit den Anforderungen des Kunden bis hin zu den fertigungsgerechten Werkstattzeichnungen behandelt. Es werden Alternativlösungen vorgestellt und deren Vor- und Nachteile bewertet. Die Berechnung der Maschinenelemente erfolgt konsequent an der aktuellen 23. Auflage des Lehrbuchs Roloff/Matek Maschinenelemente. Auf Grund der didaktischen Konzeption kann dieses Buch gut zum Selbststudium eingesetzt werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Aufbau und Vorgehensweise des Buches

Bei den hier vorgestellten Aufgaben der Kap. 2, 4 und 6 handelt es sich um „konstruktive Übungen“, die von den Studenten zum größten Teil außerhalb des Seminars bzw. Unterrichts erarbeitet werden. Als Arbeitsaufwand hierfür sind 40 bis 60 Stunden vorgesehen. Mit den Kap. 3, 5 und 7 wird jeweils eine Klausuraufgabe nachgestellt, die der Lernzielkontrolle für die in den Übungen erarbeiteten Themenbereiche dient. Als Bearbeitungszeit sind 4 Unterrichtsstunden angedacht. Ein mögliches Bewertungsschema für alle Aufgaben befindet sich im Anhang (Tab. A.1, A.2). Kap. 8 ist eine Projektarbeit von Studierenden der Fachschule in Mönchengladbach, die in eigener Verantwortung konzipiert wurde. Hier werden zudem optimierte Alternativen im Rahmen des Schweißens dargestellt. Die im Weiteren beschriebene systematische Vorgehensweise findet in allen konstruktiven Übungen ihre konsequente Umsetzung.Kap. 1 gibt eine Übersicht über das Methodische Konstruieren nach VDI 2221 und bildet somit die Grundlage für die im Weiteren dargestellten konstruktiven Entwicklungen.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

2. Konstruktion einer Bohrvorrichtung

Zur Fertigung der 9 mm-Bohrungen des abgebildeten Flansches aus S235JR nach Abb. 2.1 auf einer Einspindel-Bohrmaschine ist eine Vorrichtung zu konstruieren. Die Vorrichtung soll entsprechend Abb. 2.2 aufgebaut sein. Der Flansch wird mit einer waagerecht angeordneten Gewindespindel über einen Winkelhebel gespannt. Die Betätigung der Gewindespindel erfolgt über einen Kreuzgriff DIN 6335 mit einem maximal aufzubringenden Drehmoment von Hand $$T\approx 15$$ N m. Dieser Griff ist mittels Querstift mit der Spindel verbunden.Die Ausrichtung des Flansches für jede neu zu erstellende Bohrung wird über einen Rastbolzen, der in eine schon gefertigte Bohrung einrastet, erfolgen. Die Spannkraft auf den Flansch beträgt 2,5 kN und muss, ohne Spannmarken zu hinterlassen, auf das Werkstück übertragen werden. Auch muss die in Abb. 2.1 geforderte Toleranz eingehalten werden. Die Halterungen für die Flanschmutter, den Winkelhebel und die Bohrbuchse sollen mit der Grundplatte verschweißt werden. Die Losgröße beträgt 5000 Stück.Zunächst müssen gemäß dem vorgestellten Kap. 1, „Aufbau und Vorgehensweise des Buches“, die Anforderungen an die Konstruktion definiert werden (siehe auch Hinweise zu Aufbau und Vorgehensweise des Buches).Nach Festlegung der zentralen Anforderungen wird das zu entwickelnde technische System lösungsneutral mittels der Black Box dargestellt.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

3. Konstruktion einer Stoßvorrichtung

Die Fertigung der beiden Passfedernuten in der abgebildeten Kupplungshülse aus E295 nach Abb. 3.1 erfolgt auf einer Senkrechtstoßmaschine. In einem Arbeitsgang kann mit der Stoßmaschine immer nur eine Nut gefertigt werden. Daher muss zur Erstellung der zweiten Nut das Werkstück gedreht werden. Die Fertigung soll folgendermaßen ablaufen: Die Vorrichtung soll aus dem im Abb. 3.2 dargestellten Maschinenschraubstock erstellt werden. Hierzu können die Spannbacken verändert oder durch geeignete Teile ersetzt werden. Es können auch Teile hinzugefügt werden.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

4. Konstruktion einer Seilzugvorrichtung

Ein schweres Dachfenster in einer Industriehalle soll mit Hilfe eines Seilzuges geöffnet werden. Zu diesem Zweck ist eine Zugvorrichtung mittels Gewindespindel mit der Zugkraftübertragung auf ein 8 mm dickes Seil zu konstruieren. Der Antrieb erfolgt über eine Handkurbel mit einer Handkraft $$F_{\text{H}}\approx 150\,$$N. Die Vorrichtung ist so auszulegen, dass das Fenster in jeder Stellung stehen bleibt. Das Schließen erfolgt durch das Eigengewicht des Fensters.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

5. Konstruktion einer Tragrolle

Es ist eine Tragrolle zur Zuführung von Stangenmaterial für eine Säge entsprechend der Skizze (Abb. 4.1) zu konstruieren.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

6. Konstruktion eines Getriebes

Für den Antrieb einer Fördermaschine soll ein Getriebe mit geradverzahnten Stirnrädern konstruiert werden. Als Antrieb ist ein Drehstrommotor mit aufgesetztem Ritzel vorgesehen. Der Abtrieb erfolgt über ein Zahnrad auf der Welle der Fördermaschine. Diese Welle liegt auf der gleichen Höhe wie die Antriebsmotorenwelle. Die Antriebswelle ist seitlich versetzt angeordnet (vgl. Abb. 6.1). Da die maximale Übersetzung pro Stufe $$4\,{:}\,1$$ nicht überschreiten soll, ist für die vorliegenden Betriebsbedingungen ein 2-stufiges Getriebe vorzusehen. Bei der Erarbeitung der Konstruktion ist von einer Einzelfertigung auszugehen und eine kostengünstige Lösung anzustreben.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

7. Konstruktion einer Getriebezwischenwelle

Für den Antrieb eines nicht unter Last anlaufenden Flachriementriebes ist eine Vorgelegewelle entsprechend Abb. 7.1 zu konstruieren. Bei der Erarbeitung der Konstruktion ist von einer Einzelfertigung auszugehen und eine kostengünstige Lösung anzustreben.

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

8. Konstruktion einer Transport- und Handhabungsvorrichtung

Bernhard Fleischer, Hans Theumert

Backmatter

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