Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik

1838 Pages·2017·187.77 MB·German

by  Alfred Böge

Alfred Böge
Wolfgang Böge Hrsg.
Handbuch
Maschinenbau
Grundlagen und Anwendungen der
Maschinenbau-Technik
23. Auflage
Handbuch Maschinenbau
M eister.
Jens Lehmann, deutsche Torwartlegende,
F ür Greifsysteme seit 2012 SCHUNK-Markenbotschaft er
für sicheres, präzises Greifen und Halten.
www.de.schunk.com/Lehmann
u nd Spanntechnik.
Deutscher Meister
mit Borussia Dortmund 2002
Englischer Meister
mit Arsenal London 2004
Manfred Kiefer,
Meister Bereich Werkzeughalter
Alwin Burgäzy,
Meister Bereich
SCHUNK Greifer
Dominic Schneider,
www.de.schunk.com Meister Bereich Drehtechnik
E in starkes Team
Bei Greifsystemen und in der Spanntechnik ist SCHUNK die Nr. 1.
Wir wissen, wie man präzise greift und sicher hält – genau wie
unser Markenbotschafter, die Torwartlegende Jens Lehmann.
Seit Jahrzehnten setzen unsere Greifer und Präzisionsspannmittel
rund um den Globus Maßstäbe. Mehr noch: Sie prägen den
rasanten Fortschritt in vielen Branchen.
In acht Werken, 30 Ländergesellschaften und über 50 Ländern der
Erde engagieren sich die über 2.700 Mitarbeiter der SCHUNK-Familie
Tag für Tag für den Erfolg unserer Kunden – mit Pioniergeist und
Kompetenz, mit Zuverlässigkeit und Leidenschaft. Und immer auf
der Suche nach neuen Standards mit Zukunftspotenzial.
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SCHUNK Greifer PGN-plus-P SSCCHHUUNNKK SSCCHHUUNNKK SSCCHHUUNNKK NK
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(cid:2)
Alfred Böge Wolfgang Böge
Herausgeber
Handbuch
Maschinen-
bau
Grundlagen und
Anwendungen der
Maschinenbau-Technik
23., überarbeitete Auflage
Mit 2070 Abbildungen und 425 Tabellen
Herausgeber
AlfredBöge WolfgangBöge
Braunschweig,Deutschland Wolfenbüttel,Deutschland
ISBN978-3-658-12528-8 ISBN978-3-658-12529-5(eBook)
DOI10.1007/978-3-658-12529-5
DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinderDeutschenNationalbibliografie;detailliertebiblio-
grafischeDatensindimInternetüberhttp://dnb.d-nb.deabrufbar.
SpringerVieweg
Biszur16.AuflageerschiendasBuchunterdemTitel„DasTechnikerHandbuch“,biszur18.Auflageeinschließlich
hießes„ViewegHandbuchMaschinenbau“,jeweilsunterderHerausgeberschaftvonAlfredBöge.
©SpringerFachmedienWiesbadenGmbH1964,1969,1977,1979,1981,1982,1983,1985,1986,1987,1989,1990,
1992,1995,1999,2000,2004,2007,2009,2011,2013,2015,2017
DasWerkeinschließlichallerseinerTeileisturheberrechtlichgeschützt.JedeVerwertung,dienichtausdrücklichvom
Urheberrechtsgesetzzugelassenist,bedarfdervorherigenZustimmungdesVerlags.DasgiltinsbesonderefürVervielfäl-
tigungen,Bearbeitungen,Übersetzungen,MikroverfilmungenunddieEinspeicherungundVerarbeitunginelektronischen
Systemen.
DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indiesemWerkberechtigtauchohne
besondereKennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinnederWarenzeichen-undMarkenschutz-
Gesetzgebungalsfreizubetrachtenwärenunddahervonjedermannbenutztwerdendürften.
DerVerlag,dieAutorenunddieHerausgebergehendavonaus,dassdieAngabenundInformationenindiesemWerkzum
ZeitpunktderVeröffentlichungvollständigundkorrektsind.WederderVerlagnochdieAutorenoderdieHerausgeber
übernehmen,ausdrücklichoderimplizit,GewährfürdenInhaltdesWerkes,etwaigeFehleroderÄußerungen.
Lektorat:ThomasZipsner
Abbildungen:Graphik&TextStudio,Dr.WolfgangZettlmeier,Barbing
GedrucktaufsäurefreiemundchlorfreigebleichtemPapier.
SpringerViewegistTeilvonSpringerNature
DieeingetrageneGesellschaftistSpringerFachmedienWiesbadenGmbH
DieAnschriftderGesellschaftist:Abraham-Lincoln-Strasse46,65189Wiesbaden,Germany
Vorwort zur 23. Auflage
DasHandbuchMaschinenbaubeschreibtinverständlicherundpraxisnaherFormdieInhaltefürden
StudienbedarfunddieBerufspraxisvonIngenieurenundTechnikern.Eshatsichdadurcheinenfesten
PlatzinderTechniker-undIngenieurausbildungerworben.
Anwendungsorientierte Fragestellungen führen in das jeweilige Fachgebiet ein. Berechnungs- und
Dimensionierungsgleichungen werden mit vielen Abbildungen hergeleitet und anhand praktischer
Beispieleverdeutlicht.InsbesondereanHochschulenfürangewandteWissenschaften(HAW),inden
Bachelor-und Masterstudiengängen sowie in Technik- und Berufsakademien ist das Handbuch Ma-
schinenbaudamitalsArbeitsbuchfürdastechnischeStudiumunverzichtbar.InderBerufspraxisistes
alsFachkompendiumimständigenZugriffvonbleibendemWert.
AuchindernunvorliegendendreiundzwanzigstenAuflagehabenAutorinnenundAutoren,Herausge-
berundVerlagingründlicher,abgestimmterArbeitalleInhalte,NormensowiealleweiterenQuellen
aufAktualitätgeprüftundaufdenneuestenStandgebracht.
DieAktualisierungenundErweiterungenimEinzelnen:
Der Teil I – Mathematik – wurde umein Kapitel„Gewöhnliche Differenzialgleichungen n-ter Ord-
nung“erweitert.
ImTeilII–NaturwissenschaftlicheGrundlagen–wurdediePhysikvölligneuaufgebautundumdie
Kapitel„MechanischeSchwingungen“,„MechanischeWellen“,„Akustik“und„Optik“erweitert.
DerTeil VI–Thermodynamik–konnteumeineReihevonBeispielenerweitert werden,mitdenen
derPraxisbezugdesHandbuchsMaschinenbauunterstrichenwird.Dortwirdnunmehrunteranderem
auchaufDiagrammeeingegangen,mitdenendasrealeVerhaltenvonFlüssigkeitenundGasenerfasst
wird.
DerTeilVIII–GrundlagenderMechatronik–istnebeneinergrundlegendenÜberarbeitungumdie
Kapitel„Sensoren und Aktoren“und„Entwicklungeines mechatronischenSystems“erweitert wor-
den.
Im Teil X – Fördertechnik – wurde das Kapitel 11 „Unstetigförderer für Schüttgut“ durch zusätzli-
cheTabellen,BeispielaufgabenunddieGrundzügedermobilenAntriebstechnikergänzt.Außerdem
wurdedieAutomatisierungsthematikinderLagertechnikundderLogistikvertieft.Damitnimmtim
Teil Fördertechnik die Zahl der Anwendungsbeispielefür viele andere Fachgebiete des Handbuchs
Maschinenbauweiterzu,wiezumBeispielfürdieTechnischeMechanik,dieKonstruktionslehre,die
MaschinenelementeunddieAntriebstechnik.
ImTeilXI–Kraft-undArbeitsmaschinen–wurdendieKapitel„Pumpen“,„Verdichter“und„Wind-
kraftanlagen“völligneuerarbeitetunddamitaufdenneuestentechnologischenStandgebracht.Das
Kapitel„Verbrennungsmotoren“wurdeebenfallsvölligneuerarbeitet.EsgehtnebendenGrundlagen
ausführlich auf dieneuen Entwicklungenzur Reduzierungdes Kraftstoffverbrauchs und derSchad-
stoffemissioneneinundendetmiteinemkurzenEinblickindaswichtigeGebietderMotorelektronik.
DerTeilXVI–Steuerungstechnik–wurdeumfassendüberarbeitet.EinleitendwerdendieSteuerungs-
techniksowiedieindiesemTeilbehandeltentheoretischenGrundlagenindieAutomatisierungspyra-
mideeingeordnet.AufausführlicheProgrammierbeispielewurdeverzichtet.Dafürveranschaulichen
kleineAnwendungsbeispielejeweilsdieAusführungen.UnverändertbliebendasKapitelzurSchaltal-
gebraunddiegrundlegendenFunktionenderSteuerungstechnik.IndemKapitelMaschinensicherheit
wird das Vorgehen anhand der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG beschrieben, welches anhand der
Risikobeurteilungund Maßnahmen zur Risikominimierungzu Maschinen führen, die grundlegende
Sicherheits-undGesundheitsschutzanforderungenerfüllen.
V
VI Vorwortzur23.Auflage
Im Teil XIX – Arbeitswissenschaft wurde die Revision der Norm DIN EN ISO 9001:2015mitden
entsprechendenÄnderungeneingearbeitet.
In sämtlichenTeilen wurden zudem diezahlreichen Anregungen,Verbesserungsvorschlägeundkri-
tischen Hinweise von Lehrern, Fachleuten aus Industrie und Handwerk und Studierenden dankbar
berücksichtigtundverarbeitet.
EinherzlicherDankderAutorinnenundAutorenunddesHerausgebersgiltzuguterLetztdemLek-
toratMaschinenbaudesSpringerViewegVerlags, namentlichHerrn Dipl.-Ing.ThomasZipsnerund
FrauImkeZander.IhrEngagementundFachwissenhaben–einmalmehr-inbesonderemMaßezum
GelingendiesermittlerweiledreiundzwanzigstenAuflagedesHandbuchsMaschinenbaubeigetragen.
DieE-Mail-AdressedesHerausgebers:[email protected]
Wolfenbüttel,November2016 WolfgangBöge

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I Mathematik 1
II Naturwissenschaftliche Grundlagen 95
III Technische Mechanik 175
IV Festigkeitslehre 327
V Werkstofftechnik 423
VI Thermodynamik 529
VII Elektrotechnik 585
VIII Grundlagen der Mechatronik 641
IX Maschinenelemente 711
X Fördertechnik 959
XI Kraft- und Arbeitsmaschinen 1067
XII Spanlose Fertigung 1199
XIII Zerspantechnik 1263
XIV Werkzeugmaschinen 1317
XV Programmierung von Werkzeugmaschinen 1453
XVI Steuerungstechnik 1521
XVII Regelungstechnik 1617
XVIII Betriebswirtschaftliche Grundlagen 1673
XIX Arbeitswissenschaft 1709
XX Qualitätsmanagement 1773
XXI Produktionslogistik 1797