Taschenbuch der Maschinenelemente

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Definition und Arten der Maschinenelemente

1.2 Geschichtliches

1.3 Ausführung und Einsatz der Maschinenelemente

2 Maschinenzeichnen

2.1 Übersicht

2.2 Technisches Freihandzeichnen

2.3 Zeichnungen – Begriffe, Grundnormen und -regeln

2.3.1 Begriffe

2.3.2 Formate, Blattgrößen, Vordrucke, Maßstäbe

2.3.3 Linien und ihre Anwendung

2.4 Zeichnung – Träger von Informationen

2.4.1 Geometrieinformation

2.4.2 Bemaßungsinformation

2.4.3 Technologie- und Qualitätsinformationen

2.4.4 Organisatorische Informationen

2.5 CAD–Computer Aided Design

2.5.1 Die Nutzung von 2D-CAD-Systemen

2.5.2 Die Nutzung von 3D-CAD-Systemen

3 Konstruktionsmethodik und Normung

3.1 Grundlegende Arbeitsmethodik

3.2 Allgemeiner Lösungsprozess

3.3 Systematische Suche nach Lösungen

3.3.1 Konventionelle Methoden

3.3.2 Kreativitätstechniken

3.4 Beurteilung von Lösungen

3.5 Entscheidungen

3.6 Konstruktionsprozess

3.6.1 Klären der Aufgabenstellung

3.6.2 Konzipieren

3.6.3 Entwerfen und Ausarbeiten

3.7 Die Randbedingungen der Konstruktionsmethodik

3.8 Zusammenfassung Konstruktionsmethodik

3.9 Normung

3.9.1 Innerbetriebliche Normen

3.9.2 Nationale Normen

3.9.3 Europäische Normen

3.9.4 Internationale Normen

3.9.5 Normen im Konstruktionsprozess

3.9.6 Inhalt und Art von DIN-Normen

3.9.7 Typung, Normzahlen und Normreihen

4 Bezeichnung von Werkstoffen

4.1 Werkstoffauswahl

4.2 Stahl – Eigenschaften und Bezeichnung

4.2.1 Bezeichnung nach europäischer Norm (DIN EN 10027)

4.2.2 Werkstoffnummern

4.2.3 Charakterisierung und Namen einiger Stähle

4.3 Gusseisen – Eigenschaften und Bezeichnung

4.4 Nichteisenmetalle

4.5 Keramik

4.6 Polymere

4.7 Zusammenfassung und Relativkosten der Werkstoffe

5 Gestaltung von Maschinenteilen

5.1 Begriffsbestimmungen

5.1.1 Maschine

5.1.2 Gestalten

5.1.3 Voraussetzungen

5.1.4 Einflussgrößen

5.1.5 Wertanalyse

5.2 Gestaltungslehre

5.2.1 Einführung

5.2.2 Vorgaben

5.2.3 Konstruktionsstrategien

5.2.4 Gestaltungsrichtlinien

5.2.5 Bausysteme

5.3 Ausführungssysteme

5.3.1 Arbeitstechnik

5.3.2 Fertigungsunterlagen

5.3.3 Kennzeichnung

5.4 Zusammenfassung

6 Bauteilfestigkeit

6.1 Grundlagen

6.1.1 Zugspannungen

6.1.2 Druckspannungen

6.1.3 Flächenpressungen

6.1.4 Schub

6.1.5 Biegung

6.1.6 Torsion

6.2 Mehrachsiger Spannungszustand

6.2.1 Allgemeines

6.2.2 Gestaltänderungsenergie-Hypothese(v.Mises) (GEH)

6.2.3 Normalspannungshypothese (NH)

6.2.4 Schubspannungshypothese (Tresca) (SH)

6.2.5 Weitere Spannungshypothesen bzw. Versagenskriterien

6.2.6 Beispiel

6.3 Dauerfestigkeit

6.3.1 Lastfälle

6.3.2 Werkstoffkennwerte

6.3.3 Dauerfestigkeitsschaubild (DFS)

6.3.4 Oberflächeneinfluss

6.3.5 Größeneinfluss

6.3.6 Kerbwirkung

6.4 Betriebsfestigkeit

6.5 Instabilitätsfall: Knicken

6.6 Achsen und Wellen

6.6.1 Verformung von Balken

6.6.2 Beispiel

7 Schweißverbindungen

7.1 Merkmale undAnwendung von Schweißverbindungen

7.2 Schweißeignung von Werkstoffen

7.2.1 Metalle

7.2.2 Kunststoffe

7.2.3 Schweißzusatzwerkstoffe

7.3 Festigkeit und Berechnung von Schweißverbindungen

7.4 Gestaltung von Schweißverbindungen

7.5 Schweißverfahren

7.6 Zeichnerische Darstellung von Schweißverbindungen

7.6.1 Nahtarten und Nahtsymbole

7.6.2 Anordnung der Schweißnahtsymbole

7.6.3 Bemaßung der Schweißverbindungen

7.6.4 Zusatzangaben

8 Lötverbindungen

8.1 Merkmale und Anwendung von Lötverbindungen

8.2 Werkstoffe

8.2.1 Löteignung von Werkstoffen

8.2.2 Lote

8.2.3 Flussmittel

8.3 Festigkeit von Lötverbindungen

8.4 Gestaltung von Lötverbindungen

8.5 Lötverfahren

8.6 Zeichnerische Darstellung von Lötverbindungen

8.6.1 Stoßarten

8.6.2 Nahtarten

9 Klebverbindungen

9.1 Einführung

9.2 Grundlagen der Klebtechnik

9.2.1 Zusatznutzen durchKleben

9.2.2 Klebstoffe

9.3 Klebgerechtes Konstruieren

9.4 Vorbehandlung der Fügeteile

9.5 FertigungstechnikKleben

9.6 Eigenschaften der Klebverbindungen

9.7 Prüfen von Klebverbindungen

9.8 Berechnung von Klebverbindungen

9.9 Kleben in Kombination mit anderen Fügeverfahren

9.10 Vergleich der verschiedenen Fügeverfahren

9.11 Anwendungen in der Praxis

9.12 Zukunftsaussichten

10 Nietverbindungen

10.1 Grundlagen

10.2 Nietformen und Nietwerkstoffe

10.3 Herstellung einer Vollnietverbindung

10.4 Gestaltung der Verbindung

10.5 Berechnung

10.6 Blindnietverbindungen

10.7 Stanznietverbindungen

10.8 Anwendungen

10.8.1 Verbindungen im Stahlbau

10.8.2 Verbindungen im Leichtbau

10.8.3 Verbindungen im Automobilbau

11 Clinchverbindungen

11.1 Grundlagen

11.2 Formen der Clinchverbindung

11.3 Herstellung einer Clinchverbindung

11.3.1 Konventionelles Clinchen

11.3.2 Taumelclinchen

11.3.3 Flachpunktclinchen

11.4 Gestaltung einer Clinchverbindung

11.5 Anwendungen

11.5.1 Verbindungen im Leichtbau

11.5.2 Verbindungen im Automobilbau

12 Pressverbände

12.1 Grundlagen

12.2 Herstellverfahren

12.2.1 Längspressverband

12.2.2 Querpressverbände

12.2.3 Druckölverband

12.3 Berechnung

12.3.1 Grundlagen

12.3.2 Rein elastischer Pressverband

12.3.3 Elastisch-plastischer Pressverband

12.3.4 Einpresskraft und Fügetemperaturen

12.4 Gestaltung

13 Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen

13.1 Grundlagen

13.2 Mittelbare Formschlussverbindungen

13.2.1 Passfederverbindung

13.2.2 Stiftverbindung

13.3 Unmittelbare Formschlussverbindungen

13.3.1 Keil- und Zahnwellenverbindungen

13.3.2 Polygonverbindungen

14 Schraubenverbindungen

14.1 Schrauben und Muttern

14.1.1 Herstellung von Schrauben und Muttern

14.1.2 Warmbehandlung

14.1.3 Normung

14.1.4 Qualität

14.2 Zeichnungs- und Kaltformteile

14.3 Auslegung und Berechnung von Schraubenverbindungen

14.3.1 Grobe Kalkulation

14.3.2 Genaue Berechnung einer Schraubenverbindung

14.4 Verhalten von Schraubenverbindungen unter Belastungen

14.5 Montage von Schraubenverbindungen

14.6 Anziehverfahren

14.6.1 Anziehen von Hand

14.6.2 Anziehen mit Drehmomentschlüsseln

14.6.3 Motorische Anziehverfahren

14.7 Sichern von Schraubenverbindungen

14.7.1 Lockern und Losdrehen von Schraubenverbindungen

14.7.2 Lockern durch Setzen der Schraubenverbindung

14.7.3 Relativbewegungen zwischen den verspannten Teilen

14.7.4 Die Mechanik des selbsttätigen Losdrehens

14.7.5 Losdrehverhalten verschiedener Sicherungselemente und -systeme

14.7.6 Bewertung der Wirksamkeit imVergleich

14.7.7 Unwirksame Unterlegelemente

14.7.8 Verliersicherungen

14.7.9 Losdrehsicherungen

14.7.10 Einfluss dieser ErkenntnisseaufdieNormung

14.8 Korrosionsgeschützte Verbindungselemente

14.8.1 Korrosionsprüfung

14.8.2 Korrosionsschutz durch Oberflächenbehandlungen

14.9 Schraubenverbindungen für spezielleAnwendungen

14.9.1 HV-Schraubenverbindungen

14.9.2 Gewindefurchende Schrauben

14.10 Schadensfälle an Schraubenverbindungen

15 Metallfedern

15.1 Einleitung

15.2 Grundlagen

15.2.1 Federkennlinie

15.2.2 Federrate

15.2.3 Federarbeit

15.2.4 Hysterese

15.2.5 Relaxation

15.3 Werkstoffe

15.3.1 Federstahldraht nach EN 10270-1

15.3.2 Ventilfederdraht nach EN 10270-2

15.3.3 Nichtrostender Federstahl

15.3.4 Nichteisenmetalle

15.3.5 Einfluss der Arbeitstemperatur

15.4 Berechnung

15.4.1 Federsysteme

15.4.2 Druckfedern

15.4.3 Zugfedern

15.4.4 Drehfedern (Schenkelfedern)

15.4.5 Tellerfedern

16 Grundlagen der Verzahnung

16.1 Grundlagen

16.1.1 Bezeichnungen

16.1.2 Grundformen

16.2 Verzahnung

16.2.1 Verzahnungsgesetz

16.2.2 Evolventenverzahnung

16.3 Geometrie von Zahnrädern

16.3.1 Null-Außenverzahnung

16.3.2 Planverzahnung, Bezugsprofil

16.3.3 Null-Schrägverzahnung

16.3.4 Profilverschiebung

16.3.5 Geometrische Grenzen

16.3.6 Profilüberdeckung

16.4 Gestaltung und Tragfähigkeit der Stirnräder

16.4.1 Zahnkräfte

16.4.2 Reibung, Wirkungsgrad, Übersetzung

16.4.3 Tragfähigkeit

16.4.4 Zahnfußtragfähigkeit der Stirnräder

16.4.5 Grübchentragfähigkeit der Stirnräder

17 Getriebetechnik

17.1 Industrielle Antriebstechnik

17.2 Standardgetriebe

17.2.1 Getriebetypen

17.2.2 Getriebeauslegung

17.3 Servogetriebe

17.3.1 Wichtige Definitionen der Servotechnik

17.3.2 Servoplanetengetriebe

17.3.3 Servowinkelgetriebe

17.3.4 Berechnung und Projektierung von Servogetrieben

17.4 Industriegetriebe

18 Zugmittelgetriebe – Ketten

18.1 Aufbau von Rollenketten

18.2 Langgliedrige Rollenketten

18.3 Aufbau von Zahnketten

18.4 Kettenräder

18.4.1 Verzahnung, Abmessungen

18.4.2 Werkstoffe

18.4.3 Triebstockverzahnung

18.5 Kettenspanner und Kettenführungen

18.6 Auslegung von Kettengetrieben

18.6.1 Kinematik des Kettengetriebes

18.6.2 Dynamik des Kettengetriebes

18.6.3 Geometrie des Kettengetriebes

18.6.4 Bestimmende Faktoren der Lebensdauervon Kettengetrieben

18.6.5 Einflüsse veränderlicher Parameter

18.6.6 Wartungsarme Ketten

19 Zugmittelgetriebe – Flachriemen

19.1 Definition

19.2 Aufbau von Flachriemen

19.3 Auslegung von Flachriemen

19.4 Typische Anwendungen von Flachriemen

20 Zugmittelgetriebe – Keil- und Keilrippenriemen

20.1 Funktion und Betriebsverhalten

20.2 Grundlagen der Drehmomentübertragung

20.3 Produktübersicht

20.4 Riementypen

20.4.1 Ummantelte Keilriemen und Kraftbänder

20.4.2 Flankenoffene Keilriemen und Breitkeilriemen

20.5 Normung

20.6 Geometrische und kinematische Beziehungen

20.7 Berechnung

20.7.1 Berechnungsschritte

20.7.2 Datenblatt zur Berechnung vonAntrieben

20.7.3 Belastungsfaktor Cb

20.7.4 Wahl des Riementyps

20.7.5 Berechnung der Riemenanzahl

20.7.6 Bestimmung der Vorspannwerte – Wellenbelastung

20.7.7 Vorspannen von Keilriemen und Keilrippenriemen

20.7.8 Riemenvorspannkennlinien

20.8 Einsatzgebiete in der Praxis

20.9 Bewertbare Eigenschaften von Riemengetrieben

21 Zugmittelgetriebe – Zahnriemengetriebe

21.1 Aufbau und Eigenschaften

21.2 Dimensionierung

21.3 Vorspannung

22 Kupplungen und Bremsen

22.1 Einteilung

22.2 Ausgleichskupplungen

22.2.1 Drehsteife Ausgleichskupplungen

22.2.2 Drehelastische Ausgleichskupplungen

22.2.3 Berechnungder drehelastischenKupplungen

22.3 Fremdgeschaltete Schaltkupplungen

22.3.1 Berechnung des Schaltvorgangs

22.4 Automatisch schaltende Kupplungen

22.4.1 Überlast- und Sicherheitskupplungen

22.4.2 Freiläufe

22.5 Trommelbremsen

22.6 Scheibenbremsen

23 Wälzlagerungen

23.1 Grundlagen und Einteilung

23.1.1 Entwicklung der Wälzlagertechnik

23.1.2 Darstellung der Rollreibung

23.1.3 Beschreibung der Wälzlagerbauarten

23.1.4 Einreihige Rillenkugellager

23.1.5 Gehäuselager

23.1.6 Zweireihige Rillenkugellager

23.1.7 Schulterkugellager

23.1.8 Einreihige Schrägkugellager

23.1.9 Zweireihige Schrägkugellager

23.1.10 Vierpunktlager

23.1.11 Pendelkugellager

23.1.12 Zylinderrollenlager

23.1.13 Nadellager

23.1.14 Kegelrollenlager

23.1.15 Pendelrollenlager

23.1.16 Axial-Rillenkugellager

23.1.17 Axial-Pendelrollenlager

23.1.18 Verwendete Passungen und Lagerluft

23.2 Wälzlagerwerkstoffe

23.2.1 Werkstoffe für Wälzkörper und Ringe

23.2.2 Funktion und Werkstoffe für Käfige

23.3 Wälzlageranordnungen

23.4 Berechnung der nominellen Lebensdauer

23.4.1 Versagensmechanismus

23.4.2 Festlegung der Lagerlebensdauer

23.4.3 Statische Beanspruchung

23.4.4 Die dynamische Tragzahl C

23.4.5 Nominelle Lebensdauer Lh10

23.5 Schmierung von Wälzlagern

23.5.1 Aufgabe des Schmierstoffes

23.5.2 Schmierverfahren

23.5.3 Öl- oder Fettschmierung

23.5.4 Fettauswahl

23.5.5 Fettkonsistenz

23.5.6 Drehzahlgrenzen

23.6 Erweiterte Lebensdauerberechnung

23.6.1 EHD-Kontakt

23.6.2 Praktische Durchführung der Berechnung

24 Lineare Wälzführungen

24.1 Einleitung

24.2 Grundlagen

24.3 Abmessungen von Profilschienenführungen

24.4 Genauigkeiten von Profilschienenführungen

24.5 Tragfähigkeit und nominelle Lebensdauer

24.6 Vorspannung und Steifigkeit

24.7 Reibung

24.8 Schmierung

24.9 Montage und Anschlussgenauigkeiten

24.10 Auswahl von Führungen

24.10.1 Zweireihige Kugelumlaufeinheit

24.10.2 Vierreihige Kugelumlaufeinheit

24.10.3 Sechsreihige Kugelumlaufeinheit

24.10.4 Vierreihige Rollenumlaufeinheit

24.11 Geräuschreduktion

24.12 Dämpfung

24.13 Integration vonFunktionen

25 Tribologie

25.1 Einführung

25.2 Tribotechnische Systeme (TTS)

25.3 Reibung, Reibungsarten, Reibungszustände und Reibungsmechanismen

25.4 Verschleiß, Verschleißverhalten, Verschleißmechanismen

25.5 Grundlagen der Schmierung

25.5.1 Vollschmierung

25.5.2 Grenzschmierung

25.5.3 Teilschmierung

25.5.4 Trockenschmierung

25.6 Schmierstoffe

25.6.1 Schmieröle

25.6.2 Konsistente Schmierstoffe

25.6.3 Festschmierstoffe

25.6.4 Eigenschaften von Schmierstoffen

26 Gleitlager

26.1 Aufgabe, Einteilung und Anwendungen

26.2 Wirkprinzipien

26.3 Bauarten

26.4 Werkstoffe

26.5 Gestaltung von Lagern und Lagerumgebung

26.6 Schmierung und Kühlung

26.7 Berechnung hydrodynamischer stationär belasteter Radialgleitlager

26.7.1 Tragfähigkeit, Reibung, Schmierstoffdurchsatz undWärmebilanz

26.7.2 Betriebssicherheit

26.8 Hydrodynamische Axialgleitlager

26.9 Berechnung hydrostatischer Gleitlager

27 Dichtungen

27.1 Einleitung

27.2 TechnischeDichtheit

27.3 Dichtungswerkstoffe

27.4 Dynamische Dichtungen

27.4.1 Grundlagen dynamischer Dichtungen

27.4.2 Ausführungsformen und Einsatzbeispiele

27.5 StatischeDichtverbindungen

27.5.1 Grundlagen statischer Dichtverbindungen

27.5.2 Dichtungen im Krafthauptschluss

27.5.3 Dichtungen im Kraftnebenschluss

27.5.4 Sonderformen statischer Dichtverbindungen

28 Rohrleitungen

28.1 Vorschriften,Einstufung

28.2 Begriffe, Grundlagen

28.2.1 Bestandteile einer Rohrleitung

28.2.2 Nennweite DN undNenndruck PN

28.2.3 Druck- und Temperaturangaben

28.2.4 Sinnbilder für Rohrleitungen

28.3 Planung von Rohrleitungen

28.3.1 Rohrleitungsabstände, Kreuzungen, Näherungen

28.3.2 Trassierungshinweise

28.3.3 Richtwerte für Gefälle

28.3.4 Anschlüsse an Aggregaten, Ausrüstungsteilen, Druckgeräten

28.3.5 Prüfgerechte Gestaltung

28.3.6 Hinweise zur Berücksichtigung der Instandhaltung

28.4 Werkstoffe

28.4.1 Einsatzbedingungen

28.4.2 Stahl

28.4.3 Gusswerkstoffe

28.4.4 Nichteisenmetalle

28.4.5 Nichtmetallische Werkstoffe

28.5 Rohre

28.5.1 Nahtlose Stahlrohre

28.5.2 Geschweißte Stahlrohre

28.5.3 Vorzugsabmessungen für nahtlose und geschweißte Stahlrohre

28.5.4 Rohre aus NE-Metallen

28.5.5 Rohre aus Kunststoffen

28.6 Rohrsysteme

28.6.1 Rohrsysteme aus Stahl

28.6.2 Rohrsysteme aus Kunststoffen

28.6.3 Rohrsysteme aus sonstigen Werkstoffen

28.6.4 Verbundmantelrohrsysteme (Kunststoffmantelrohr-System KMR)

28.7 Nicht lösbare Rohrverbindungen

28.7.1 Einteilung

28.7.2 Dauerhafte Rohrverbindungen

28.7.3 Schweißverbindungen für Metalle

28.7.4 Dauerhafte Rohrverbindungen für Kunststoffe

28.7.5 Demontierbare Rohrverbindungen

28.8 Lösbare Rohrverbindungen

28.8.1 Flanschverbindungen

28.8.2 Verschraubungen

28.8.3 Kupplungen

28.8.4 Sonstige lösbare Verbindungen

28.9 Formstücke aus Stahl

28.9.1 Allgemeines

28.9.2 Bogen, Biegungen

28.9.3 Segmentschnitte, Segmentkrümmer

28.9.4 Abzweige,T-Stücke

28.9.5 Reduzierungen

28.9.6 Böden (Kappen)

28.10 Dehnungsausgleich

28.10.1 Größe der Wärmedehnungen

28.10.2 Natürlicher Dehnungsausgleich

28.10.3 Künstlicher Dehnungsausgleich (Kompensatoren)

28.11 Armaturen

28.11.1 Einteilung

28.11.2 Stellantriebe für Armaturen

28.11.3 Auswahl der Armaturen

28.12 Halterungen

28.12.1 Aufgabe, Bestandteile

28.12.2 Arten von Lagerstellen

28.13 Dämmungen

28.13.1 Bestandteile

28.13.2 Dämmstoff

28.13.3 Stütz- und Tragkonstruktion

28.13.4 Ummantelung (Mantel)

28.14 Kennzeichnung

28.14.1 Herstellerschild

28.14.2 Anlagenkennzeichnung

28.14.3 Warnschilder (Sicherheitskennzeichen)

28.14.4 Gefahrenkennzeichnung

28.15 Ermittlung des Innendurchmessers

28.16 Festigkeitsberechnungen

28.16.1 Erforderliche Wanddicke für das gerade Rohr

28.16.2 Wanddicke vonFormstücken

28.16.3 Flanschverbindungen

29 Maschinenakustik

29.1 Wichtige Begriffe und Definitionen

29.1.1 Akustische und mechanische Begriffe

29.1.2 Pegelrechnung

29.1.3 Schallabstrahlung von Schallquellen

29.1.4 Schallleistungsbestimmung

29.1.5 Strahlerarten und Entfernungsgesetze

29.2 Maschinenakustische Zusammenhänge

29.2.1 Entstehung von Maschinengeräuschen

29.2.2 Maschinenakustische Grundgleichung

29.3 Konstruktive Geräuschminderung

29.3.1 Grundsätzliche Überlegungen

29.3.2 Beispiele für charakteristische Geräuschminderungsmaßnahmen

Sachwortverzeichnis