Anhang zu Konstruieren und Berechnen

88 Pages·1981·2.497 MB·German

by  Hans Hintzen, Hans Laufenberg (auth.)

Hans Hintzen
Hans Laufenberg
Anhang
zu
Konstruieren
und Berechnen
Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Hintzen, Hans:
Konstruieren und berechnen / Hans Hintzen;
Hans Laufenberg. - Braunschweig, Wiesbaden;
Vieweg
NE: Laufenberg, Hans:
Anh. (1981).
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgeseilschaft mbH, Braunschweig 1981
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Satz: Vieweg, Braunschweig
Druck: C. W. Niemeyer, Harneln
Buchbinderische Verarbeitung: W. Langeliiddecke, Braunschweig
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ISBN-13: 978-3-528-04155-7 e-ISBN-13: 978-3-322-85810-8
DOl: 10.1007/978-3-322-85810-8
I nhaltsverzeichnis
1 Grundlagen des methodischen Konstruierens
A1.2-1 Hauptschritte des methodischen Konstruierens; zugeordnete Methoden
und Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1
A1.2-2 Checkliste technischer Eigenschaften fUr das Sammeln von Informationen,
fUr die Erstellung der Anforderungsliste und fUr die technische Bewertung
von Konstruktionen ................................... 2
A 1.2-3 Formblatt zum Erstellen von Anforderungslisten ................ 3
A1.2-4 Ordnungsschema eines morphologischen Kastens ................ 4
A 1.2-5 Punktschemata fUr die Bewertung technischer oder wirtschaftlicher
Eigenschaften technischer Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4
A1.2-6 Kostenschema fUr Zuschlagkalkulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5
2 Die Bauteilfestigkeit
A2.2-1 Gleichungen fUr die Spannungsberechnung bei einfacher Beanspruchung . 6
A2.2-2 Tragheits-und Widerstandsmomente einfacher und zusammengesetzter
Querschnitte ....................................... . 6
A2.2-3 Vergleichsspannungen und Spannungsverhaltnisse fUr zweiachsige
Spannungszustande ................................... . 8
A 2.3-1 Ubersicht iiber oft verwendete Festigkeit-Kennwerte ............. . 9
A 2.3-2 Uberschlagige Ermittlung von Dauerfestigkeit-Kennwerten
gebrauchlicher Werkstoffe ............................... 10
A 2.3-3 Gr611enbeiwert in Abhangigkeit von Bauteildurchmesser ........... 10
A 2.3-4 Bezogene Spannungsgefalle X in Abhangigkeit von der Beanspruchungsart
und der Gestalt des Bauteils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
A 2.3-5 Oberflachenbeiwert b in Abhangigkeit von der Rauhtiefe und dem
2
Streckgrenzenverhaltnis Rpo,2/ Rm ......................... 11
A 2.3-6
bis
A2.3-18 Kerbformzahlen .................................... 12-14
A2.3-19 Radius der Ersatzkerbe (Kerbempfindlichkeitsfaktoren) von Werkstoffen 14
A 2.3-20 Kerbwirkungszahlen {3N fUr Nabenpressung; Fall a: Starre Nabe,
Fall b: Ubergangsradius bzw. elastisch nachgiebiger Nabenrand . . . . . .. 15
A 2.3-21 Steigerungsfaktoren fUr die Erh6hung der Gestaltfestigkeit durch
Oberflachendriicken und Kugelstrahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15
A 2.3-22 Steigerungsfaktoren fUr die Erh6hung der Gestaltfestigkeit durch
Oberflachenharten .................................... 15
A 2.3-23 Euler-Hyperbel und Tetmajer-Gerade fUr St 37 . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16
A 2.3-24 Tetmajer-Gleichungen fUr wichtige Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16
III
A 2.3-25 Sicherheitszahlen gegen Dauerbruch S B flir dynamisch belastete Bauteile
in Abhangigkeit von der Haufigkeit der Hochstlast H in %, dem Ruhegrad R
und der Zahigkeit des Werkstoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
A2.3-26 Sicherheitszahlen gegen Knicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
A2.3-27 Betriebsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
A 2.3-28 Dauerfestigkeitsdiagramme der allgemeinen Baustahle - DIN 17100 ... 18
A2.3-29 Dauerfestigkeitsdiagramme der Einsatzstahle - DIN 17 210 ......... 19
A2.3-30 Dauerfestigkeitsdiagramme der Vergiitungsstahle - DIN 17200 . . . . . .. 20
A2.3-3l Dauerfestigkeitsdiagramme flir Gu~eisen mit Kugelgraphit - DIN 1693 . 21
A 2.3-32 Dauerfestigkeitsdiagramme flir Stahlgu~ - DIN 1681 ............. 22
A2.3-33 Dauerfestigkeitsdiagramme flir GuBeisen mit Lamellengraphit -
DIN 1691 .......................................... 23
3 Das Gestalten von Maschinenbauteilen
A3.l-l
bis
*.
A3.l-l3 Technische und wirtschaftliche Kenngr6~en flir die Werkstoffwahl ... 24-36
A3.l-l4 Prozentuale Materialkosten-Anteile M' = 100 in % zur Ermittlung
der Herstellkosten H in der Entwicklungsphase (bezogen auf die
Herstellkosten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
A3.l-l5 Ubliche Betriebslebensdauer wichtiger technischer Produkte . . . . . . . .. 39
A3.3.l-l Metallische GuBwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
A3.3.l-2 Wichtige Eigenschaften metallischer GuBwerkstoffe .............. 41
A3.3.l-3 EinfluB des Oberflachen-Volumen-Verhaltnisses auf die Festigkeit und
Harte von Bauteilen aus GG .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42
A3.3.l-4 Wichtige Eigenschaften von GG DIN 1691 und GT DIN 1692 ........ 42
A3.3.l-5 Wichtige Eigenschaften von GGG DIN 1693 ................... 43
A3.3.l-6 Wichtige Eigenschaften von StahlguB flir allgemeine Verwendungszwecke
DIN 1681 .......................................... 43
A3.3.l-7 Wichtige Eigenschaften von Al-GuBlegierungen DIN 1725 T 2 . . . . . . .. 44
A3.3.l-8 Schwindmlille wichtiger Gu~werkstoffe ...................... 45
A3.3.l-9 Formschragen flir GuBteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45
A3.3.2-l Hauptumformgrade verschiedener Umformverfahren . . . . . . . . . . . . .. 45
A3.3.2-2
bis
A3.3.2-l3 FlieBkurven verschiedener Stahle und NE-Legierungen ........... 46-51
A3.3.2-l4 Warmflie~kurven des Einsatzstahls C 15 DIN 17210 ...... . . . . . . .. 52
A3.3.2-l5 Umrechnungsfaktor n flir die Formanderungsfestigkeit kf
verschiedener Stahle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52
A3.3.2-l6 Schmelzpunkte und Rekristallisationstemperaturen wichtiger
metallischer Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53
A3.3.2-l7 Mittlerer Formanderungswiderstand kwm bei Warmumformung
unlegierter Stahle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54
A3.3.2-l8 Werte flir Seitenschragen von Innen- und Au~enflachen . . . . . . . . . . .. 54
IV
A3.3.2-19 Bearbeitungszugabe ZI fUr Innen-und Au~enflachen an
Gesenkschrniedestiicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55
A3.3.2-20 Bearbeitungszugabe Z2 fUr zylindrisch gelochte Bohrungen
an Gesenkschrniedestiicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55
A 3.3. 2-21 Kantenrundung'l, Hohlkehlen'2 und'4 an Gesenkschrniedestiicken . .. 55
A 3.3. 2-22 Toleranzen und zuI. Abweichungen fUr Uingen-, Breiten-u. Hohenm~e
(Durchrnesser), Versatz, A~errnittigkeit, Gratansatz u. Anschnittiefe
nach DIN 7526 ...................................... 56
A 3.3. 2-23 Toleranzen und zuI. Abweichungen fUr Dickenm~e u. Auswerfermarken
nach DIN 7526 ...................................... 57
A3.3.2-24 Richtwerte fUr die zulassige Formanderung von Werkstoffen fUr
Kaltflie~pre~teile ................................... " 58
A 3.3.3-1 Rauhtiefenbereiche von Werkstiickoberflachen - geordnet nach
16ttechnischen Gesichtspunkten ........................... 59
A 3.3. 3-2 Nomogramm zur Bestimmung der Dberlappungslange u von
Hartlotverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60
A 3.3. 3-3 Hartloten mit Lotforrnteilen; M~e zylindrischer Lotstellen .. , . . . . .. 62
A3. 3. 3-4. 1 Zulassige Spannungen in N/mm2 fUr Schwei~nahte nach DIN 4100 . . .. 63
A3. 3. 3-4.2 Zulassige Spannungen in N/mm2 fUr Anschlu~querschnitte von Stahlbau
teilen nach DIN 1050 (Hochbau) und DIN 15018 (Krantragwerke) .... 63
A 3.3.3-5 Minderungsbeiwerte b 1 zur Errnittlung der zulassigen Spannungen fUr
Schweillverbindungen im Maschinenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
A3.3.3-5.1 bei dynamischer Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
A3.3.3-5.2 bei statischer Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
A 3.3.3-6 Richtm~e fUr Punktschweillnahte; a: Reihennaht, b: Kettennaht,
c: Zickzacknaht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 65
A3.3.3-7 Zulassige Spannungen in N/mm2 fUr Punktschweillverbindungen im
Stahlleichtbau nach DIN 4115 ............................ 65
A 3.3.3-8 Geschweillte Eckverbindungen ............................ 66
A 3.3.4-1 Bemessen von Zuschnitten und Lochungen von Blechplatinen . . . . . . .. 68
A 3.3.4-2
bis
A 3.3.4-4 Nomogramme fUr die Errnittlung von Zuschnittlangen von
Blechbiegeteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68-70
A 3.3.4-5
bis
A3.3.4-7 Kleinste zulassige Biegeradien fUr Bleche, Bander und dgI. aus Stahl und
NE-Legierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ 71-72
A3.3.4-8 Kleinste zulassige Biegeradien fUr Rohre aus Stahl, AI-Legierungen und eu
nach DIN 5508 ...................................... 73
A 3.3.4-9 Kleinstmogliche Ziehverhaltnisse fUr den ersten Zug m 1 und
fUr das Stufenziehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74
A 3.3.4-1 0 Nomogramm zur Errnittlung des Radius an der Ziehkante .......... 74
v
A 3.3.4-11
und
A 3.3.4-12 Nomogramm zur Ermittlung der Abmessungen runder Ziehteile .... 74-75
A3.3.4-13 Zuschnittdurclunesser flir rotationssymmetrische Tiefziehteile ....... 75
A3.3.4-14 Die gebrauchlichen Falzarten ............................. 76
A3.3.4-15 Stangenformige Grundprofilformen aus Blechen . . . . . . . . . . . . . . . .. 77
A3.3.5-1 Wandhohe von Pre~teilen aus Kunststoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78
A3.3.5-2 Lineare WarmeausdehnungskoeffIzienten von Kunststoffen ......... 78
A 3.3. 5-3 Zustandsbereiche thermoplastischer Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . .. 78
A3.3.5-4 Kurzzeit-Bindefestigkeit von Oberlappungsklebungen ............. 78
A 3.3.5-5 Thermoplastische Kunststoffe = Plastomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79
A3.3.5-6 Hartbare Kunststoffe = Duromere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81
VI
1 Grundlagen des methodischen Konstruierens
A1.2-1: Hauptschritte des methodischen Konstruierens; zugeordnete Methoden und
Hilfsmittel
~Vorgehensplan
Methoden Planen Konzipieren Entwerfen Ausarbeiten
und
Hilfsmittel
•
Trendstudien, Marktanalyse
• •
Brainstorming, Synectic
• •
Bewertungsmethoden 0
•
Iterative Methode 0 0
•
Dialogmethode 0 0
•
Analyse bekannter Konstruktionen 0 0
•
Morphologischer Kasten 0
• •
Arbeiten mit Katalogen 0
•
Technisch-wirtschaftl. Bewerten 0
• •
N etzplantechnik 0
Deuten mathematischer Funktionen 0 0
•
Funktionsstruktur
•
Bemessungslehre 0 0
• vorwiegend o seltener
1
A1.2-2: Checkliste technischer Eigenschaften fUr das Sammeln von Informationen, fUr
die Erstellung der Anforderungsliste und fUr die technische Bewertung von
Konstruktionen
1. Geometrische Eigenschaften
Abmessungen, Ausbaufahigkeit,
Anordnung, Bauvolumen,
Anschl~, Form,
Anzah!,
2. Mechanische Eigenschaften
Bewegungsart und -richtung, Last,
Diimpfung, Massenwirkungen,
F estigkeit, Resonanz,
Flachenpressung, Schwingungsverhalten,
Gewicht, Stabilitat,
Kraftgro/lJe, -richtung und Ungleichformigkeit,
-haufigkeit, Verformung,
3. EneIgetische Eigenschaften
Anschlu/lJgro/lJen, Leistung,
Energieumformung, Materialfiu/lJ und -transport,
Erwarmung, Reibung,
Ktihlung, Wirkungsgrad,
4. Stoffliche Eigenschaften
Eigenschaften der Eingangs-und Aufbereitung von Betriebs-und Hilfs
Ausgangsprodukte, stoffen,
Eigenschaften der Betriebs-und Vorschriften tiber Werk-, Betriebs-und
Hilfsstoffe, Hilfsstoffe,
Korrosionseigenschaften,
5. Ergonomische Eigenschaften
Arbeitssicherheit, Design,
Bedienbarkeit, Ubersichtlichkeit,
Bedienungsart, Umweltschutz,
6. HersteUeigenschaften
Anforderungen an Qualitat, Nutzbarkeit der bestehenden Fertigungs
Aufwand fUr Qualitatskontrolle, u. Montageeinrichtungen,
besondere Vorschriften,
7. Transporteigenschaften
Bedingungen fUr Transport und Lagerraum,
Montage,
Verpackung,
2
Al.2-2: Checkliste technischer Eigenschaften ftir das Sarnmeln von Informationen, ftir
die Erstellung der Anforderungsliste und ftir die technische Bewertung von
Konstruktionen; F ortsetzung
8. Gebrauchseigenschaften
Austauschbarkeit, Lebensdauer,
Betriebssicherheit, Reinigung,
besondere Einsatzbedingungen Strahienschutz,
(KoIIosion, Kavitation), Tropenfestigkeit,
Explosionsschutz, Wartungsbedingungen,
Gerauscharmut, Zerlegbarkeit,
9. Wirtschaftliche Eigenscliaften
zullissige Herstellkosten, Kosten fliI Werkzeuge, Modelle,
erforderliche Investitionen, Versuchsaufwand,
10. Termine
Abschlulbtermin fliI Entwicklung, Netzplan,
Liefertermin,
Achtung!
Die Liste dient nur der Aruegung; sie erhebt keinen Anspruch auf Vollstandigkeit.
Al.2-3: Formblatt zum Erstellen von Anforderungslisten
Ausgabe
Firma Anforderungsliste fliI
Blatt:
Seite:
Anderung Anforderungen Verantwl.
Ersetzt Ausgabe vom
3
A1.2-4: Ordnungsschema eines morphologischen Kastens
Teilfunktion Losungsprinzip/Funktionselement
Nr. 1 2 3 ... m
1 Fl Pn L P12 J P13 .. J Pim
J
2 F2 P21 Cr --P22 - P231 ... P2m
3 F3 P31 P32 p~i ... ] P3m
- --'
... . .. ... L ... f[ .. . .. . .. .
n Fn PnI:- Pn2 Pn3 ···11 Pnm
-- konstruktive Variante 1
- - -- konstruktive Variante 2
-- konstruktive Variante 3
Al.2-5: Punktschemata fUr die Bewertung technischer oder wirtschaftlicher
Eigenschaften technischer Produkte
4-Punkte-Schema 10-Punkte-Schema
Bedeutung Punktzahl Bedeutung Punktzahl
Ideallosung 10
sehr gute Losung (Ideal) 4 hervorragende Losung 9
sehr gute Losung 8
gute Losung 7
gute Losung 3
gute Losung mit geringen Mangeln 6
befriedigende Losung 5
ausreichende Losung 2
ausreichende Losung 4
noch tragbare Losung 3
gerade noch tragbare Liisung 1
mangelhafte Losung 2
ungeniigende Losung 1
unbefriedigende Losung 0
unbrauchbare Losung 0
4