Konstruktionselemente I
von Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Peter Dietz
Semester: Sommersemester 2005
Vorlesungskennung: N/A
Weitere Informationen zur Vorlesung:
Institut für Maschinenwesen oder im Vorlesungsverzeichnis
| Kamera | Sebastian Köhler |
| Stefan Zimmer |
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Vorlesungen
Einführung in das Lehrgebiet Konstruktionselemente
Vorlesung Nr. 1
Inhalt:
Arbeitsweise des Ingenieurs, Produktmodell, Produktlebenszyklus, Anforderungen an technische Produkte, Restriktionen, Interdisziplinär, Bau und Betrieb von Maschinen, Current Engineering, Grundlagenfächer, Abstraktion, Konstruktionslehre/-elemente, Gliederung, Literaturhinweise
Grundlegende Anmerkungen zum Konstruktionsprozess & Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen
Vorlesung Nr. 2
Inhalt:
Grundlegende Anmerkungen zum Konstruktionsprozess:
Literaturhinweise, Grundbegriffe und Zielsetzungen, Konstruktionsarten, Innovation, Problemlöseprozess, Vorgehensweise der Produktentwicklung, Ablauf des Konstruktionsvorgangs, Analyse der Aufgabe, Anforderungsliste, Analyse bestehender Lösungen, Funktionsdarstellung, Funktionsanalyse, Vorfixierung, Anforderungsliste
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen
Übersicht, Losgrößenabhängigkeit, Regelkreis der Gestaltung
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen I
Vorlesung Nr. 3
Inhalt:
Regelkreis der Gestaltung, Differentialbauweise, Integralbauweise, Fertigungsverfahren, Gestaltungsregeln, Urformen und Umformen, Gussbauteile, Gusswerkstoffe, Modelle erstellen, Gestaltung eines Lagerblocks, Verminderung von Material- und Bearbeitungsaufwand, Einformen und Ausheben des Modells, Vollformguss, kernlose Modelle, Konstruktionsregeln, Bauteil aus mehreren Teilen, Kernlagerung, Einformen ohne Kern, Gestaltung, Fließen des Materials, Erstarren und Schwinden
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen II
Vorlesung Nr. 4
Inhalt:
Fließen des Materials, Erstarren und Schwinden, Anhaltswerte für die lineare Schwingung von Gussteilen, Temperaturverteilung im abkühlenden Gussteil, T-Träger, Gestaltungsfehler, Regeln, Heuver Methode, Querschnittsgestaltung, Rippen, Nachgiebigkeit von Rippen, Erzeugung von Funktionsflächen, Konstruktionsregeln Verbundguss, Gestaltungsrichtlinien für weitere Umformverfahren, Gestaltungsregeln für das Umformen, Stauchen/Fließpressen
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen III
Vorlesung Nr. 5
Inhalt:
Hand- und Maschinenformen (Film), Feingießen und Druckgießen (Film)
Stauchen/Fließpressen, kostenabhängige Gestaltung eines Schmiedeteils, Erreichbare Genauigkeiten, ISO-Toleranzen, Vorteile und Nachteile des Schmiedevorgangs, Werkstoffe
Gestaltungsregeln für das Massivumformen, Gesenkschmieden, Gesenkteilung, Gestaltung von Gesenkschmiedestücken, Querschnittsübergänge, Ausrundungsradien bei Gesenkschmiedestücken, Formklassen, Formen von Fließpressteilen und Stauchteilen, Dreh-Nachbearbeitung, Gestaltungsrichtlinien
Blechumformteile, Gestaltungsregeln für das Blechumformen, Blechumformverfahren, Vor- und Nachteile von Blechen, Fertigung eines T-Stücks, Innenhochdruckgeformtes Bauteil, Regeln für das Ausschneiden
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen IV
Vorlesung Nr. 6
Inhalt:
Regeln für das Ausschneiden, Beispiele für Stoffersparnis, Regeln für das Biegen und Versteifen, Rollen, Entdröhnen von Blech, Gestaltung von Blechteilen, Richtlinien für Blechbiegeteile Gestaltungsregeln für das Trennen, Arbeitsablauf in der spanenden Fertigung, zusammengesetzte Strukturen, Spanverfahren, Regeln für Bohrungen, Spanen von Werkstücken, Zugänglichkeit von Bohrungen, Planflächenbearbeitung in Gehäusen, Gestaltungsregeln: für Teile mit Drehbearbeitung, für Teile mit Bohrbearbeitung, für Teile mit Fräsbearbeitung, für Teile mit Schleifbearbeitung
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen V
Vorlesung Nr. 7
Inhalt:
Vorteile Schweißkonstruktion, Schweißdichtung, Werkstoffe für Schweißverfahren, Stoßarten, Nahtformen, Merksatz, Kehlnahtarten, Stumpf- und Kehlnahtbezeichnungen, Schweißnahtvorbereitungen, Gestaltung von Schweißteilen, Gestaltungsbeispiele, arbeitsfolgegerechte Schweißgruppen, Fertigungsoperationen, Vorbearbeitung der Schweißteile, Kostenkontrolle, Regeln Kehlnähte, Kastenprofile, Schweißgestaltung für eine Scheibe einer elastischen Kupplung, Schweißvorgang erleichtern, Nachbearbeitung, Stöße, Beanspruchungen mindern, Kerben, Schweißverbindungen
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen VI & Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen I
Vorlesung Nr. 8
Inhalt:
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen:
Schweißverbindungen, Spannungskonzentrationen, Wandstärke, geschweißte Knotenpunkte, geschweißte Zellenbauweise, Stumpfnahtschweißungen, Transporthaken und -augen, Krafteinleitung in runde Hohlprofile, Knotenanschluss, Lasteinleitung, Hochdruck-Ventilgehäuse, Schnellschuss-Ventilgehäuse, Schweißknoten, Abbremsstumpfgeschweißte Teile, Gestaltungsregeln für geschweißte Teile
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen:
Versagensbetrachtung, rechnerischer Nachweis, Dimensionierung, Tragfähigkeitsnachweis, Berechnungsmethoden, Analyse der Belastung, Mechanische Simulation durch Finite Elemente, Merksatz, Grundbeanspruchungsarten, Zug und Druck, Flächenpressung, Beanspruchung, Zugbeanspruchung, Druckbeanspruchung, Verformung, Flächenpressung, Pressfläche
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen VII & Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen II
Vorlesung Nr. 9
Inhalt:
Fertigungsgerechtes Gestalten von Konstruktionsteilen:
Gestaltungsregeln für das Montieren, Gestaltung von Getriebegehäusen, Merksatz, Montageprozess, Vermeidung von falscher Montage durch Unverwechselbarkeit der Bauteile und Positionen, Regel, Vermeidung von Doppelpassungen, Zentrierungen, Zentrieransatz für Gewindeteile, Fügevorgang, Schlüsselweiten, Montageerleichterung, Getriebe, Baugruppen, Kontrollmaße, unabhängige des radialen und axialen Lagerspiels
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen:
Grundbeanspruchungsart Biegung, zulässige Flächenpressung, Schnittgrößen, Biegemoment, Querkraft, Normalkraft, Annahme Bernoulli, Annahme St. Venant, Trägheitsmoment
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen III
Vorlesung Nr. 10
Inhalt:
Grundbeanspruchungen:
Trägheitsmoment, Lastebene, axiale Flächenträgheitsmomente, unsymmetrische Querschnitte, Schubmittelpunkte, Biegung bei Gusseisen, Grundbeanspruchungsart Schub (Querkraftschub), Querkraftschubspannungen, Schubverband, Abschätzung der Schubspannung, Grundbeanspruchungsart Torsion (Torsionsschub), Schnittgrößen, Beanspruchungen und Verformungen, Näherungsrechnung mit stufenweiser konstanter Torsion, Kreisquerschnitt, Rechtecksquerschnitt, Seifenhautgleichnis, Gebrauchsformel, Querschnittswerte für Torsion
Zusammengesetzte Beanspruchungen:
Spannungszustand, einachsige Spannungszustände, zweiachsige Spannungszustände, ebene Spannungszustände, Spannungstensor, dreiachsige Spannungszustände, Hauptspannungszustände, Ableitung zur Ermittlung der Hauptspannungen, Mohrscher Spannungskreis, mathematische Deutung
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen IV
Vorlesung Nr. 11
Inhalt:
Zusammengesetzte Beanspruchungen:
Hauptspannungszustände, Ableitung zur Ermittlung der Hauptspannungen, Mohrscher Spannungskreis, mathematische Deutung, Darstellung von Beanspruchungen im Mohrschen Kreis, Vergleichsspannung und Versagenshypothese, Klärung der Versagensursache, Maximale Hauptspannung, Hauptspannungshypothese, Maximale Schubspannung als Versagensursache (Tresca), Gestaltänderungstheorie als Fließbedingung (v. Mises), Mechanischer Ansatz zur Bestimmung der Vergleichsspannung, Formänderungsenergie, Volumenänderungsarbeit, Gestaltänderungsarbeit, Berechnung der Hauptspannungen, Anwendung und Vergleich der Hypothesen, Schubspannungshypothese, Gestaltänderungsenergiehypothese, Tabellen
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen V
Vorlesung Nr. 12
Inhalt:
Beanspruchungsfälle und Werkstoffkennwerte:
Statische (ruhende, zügige) Beanspruchung, Gewaltbruch einer Schraube, spiralförmiger Gleitbruch, Gewaltbruch einer Schraube, Trennbruch, Kriechen des Werkstoffs, Verformungszustände, Instabilitätsfälle, dynamische Beanspruchung, regelmäßige dynamische (schwingende) Beanspruchung, Spannungsdiagramm, Ausschlagspannung, Mittelspannung, Grundformen des Schwingungsbruches, Ermittlung der Werkstoffkennwerte, Zeit/Dauerfestigkeit, Wöhlerdiagramm, Smith-Diagramm, Smith und Haigh, Dauerfestigkeitsschaubilder, zufallsbedingte Last-Zeit-Funktionen (Betriebsfestigkeit), Beanspruchungskurve als Zeitfunktion, Beanspruchungskollektiv, Schadensakkumulationshypothese, Palmgren/Miner, Summe aller Teilschädigungen, 8-Stufen-Versuch, 42 CrMo 4
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen VI
Vorlesung Nr. 13
Inhalt:
Beeinflussung der Bauteilfestigkeit, Konstruktive Kerben:
Äußere Kerben, innere Kerben, Materialeinflussfaktoren, Auswirkungen von Kerbwirkungen und Materialeinflüsse, Beanspruchungserhöhung und konstruktive Gestaltung, Kraftflussverlauf, optische Verfahren, numerische Verfahren, Nennspannungskonzept, örtliche Spannungen, Formzahl, Grafik Belastungsfall/Spannungsverteilung, Formzahldiagramme, Spannungs-Dehnungsverhalten, Konzept zur Berücksichtigung der Kerbwirkung bei der Berechnung von Maschinenbauteilen, Festigkeitskennwerte, Stützzahl n, Kerbwirkung bei statischer Beanspruchung, plastische Stützzahl, Vollplastische Verformung, Gesamtwirkung der Kerbwirkung, plastisches Teilfließen, Kerbwirkung bei dynamischer Beanspruchung, Spannungsgradient, Kerbwirkungszahl, experimentell ermittelte Kerbwirkungszahl, dynamische Beanspruchbarkeit, Abschätzverfahren zur Berechnung der elastischen Kerbwirkungszahl, Überlagerung von zwei Kerben, Werkstofffestigkeit im Bauteil, Berechnung der statischen Bauteilfestigkeit und der Bauteilfließgrenze, statische Festigkeitsgrenze
Grundlagen der Berechnung von Konstruktionsteilen VII
Vorlesung Nr. 14
Inhalt:
Beeinflussung der Bauteilfestigkeit, Konstruktive Kerben:
Berechnung der statischen Bauteilfestigkeit und der Bauteilfließgrenze, statische Festigkeitsgrenze für den Werkstoff im Bauteil, Festigkeitsgrenzen, statische Bauteilfestigkeit, Werkstofffestigkeiten im Bauteil, Bauteil-Wechselfestigkeit, Bauteil-Ausschlagfestigkeit, technologische Größenfaktoren, Technologische Größenfaktoren für die Zugfestigkeit, Formeln und Tabellen
Festigkeitsnachweis:
Sollsicherheit, Sollsicherheit gegen Bruch, Sollsicherheit gegen Fließen/Instabilität, Sollsicherheit gegen Ermüdungsbeanspruchungen, Überlegungen zur Mindestsicherheit, Vorgang des Festigkeitsnachweises, Wichtige Begriffe für den Tragfähigkeitsnachweis, Tabelle: Beanspruchungen und zugehörige Festigkeitsbezeichnungen, Werkstofffestigkeiten nach Brinell, Vorgehensweise zusammengesetzter Beanspruchungen, Vorgehensweise (Sicherheit, Ausnutzung, dynamische Beanspruchung und Ausnutzung), Hauptspannungshypothese (Sicherheiten, Ausnutzungen), Konzept der Bruchmechanik, Beispiel zur Berechnung eines dynamisch beanspruchten Maschinenteils, Vorgehensweise nach FKM-Richtlinie