Phasen des Konstruktionsprozesses
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Questions and Answers

Welche der folgenden Aufgaben gehört zur Planungsphase des Konstruktionsvorgangs?

  • Erstellung von Konstruktionszeichnungen
  • Festlegung der Lager
  • Aufgabenstellung (correct)
  • Gehäuseteilung und -gestaltung

In welcher Phase des Konstruktionsvorgangs werden Prinzip- und Konstruktionszeichnungen erstellt?

  • Testen
  • Planen
  • Fertigen
  • Entwerfen (correct)

Welcher Aspekt sollte beim Entwerfen in der Handskizze zuerst berücksichtigt werden?

  • Die einfachste Stelle
  • Das gesamte innere Bauteil
  • Die schwierigste Stelle (correct)
  • Die äußere Form

Was ist typisch für einen Grobentwurf im Rahmen einer Handskizze?

<p>Freihandzeichnungen eines Lagers (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Frage wird hauptsächlich in der Entwurfsphase beantwortet?

<p>Wie soll die Aufgabe gelöst werden? (C)</p> Signup and view all the answers

In welcher Phase des Konstruktionsvorgangs wird eine Handskizze erstellt?

<p>Entwerfen (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typischer Maßstab für eine Entwurfszeichnung?

<p>1:1 (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Aspekt sollte in einer Entwurfszeichnung nicht detailliert dargestellt werden?

<p>Schraubendetails (A)</p> Signup and view all the answers

Was wird in der Phase 'Ausarbeiten' hauptsächlich durchgeführt?

<p>Exakte Berechnung und Festigkeitsnachweis (A)</p> Signup and view all the answers

In welcher Phase des Konstruktionsvorgangs wird die Frage 'Wie soll die Aufgabe gelöst werden?' beantwortet?

<p>Entwerfen (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist der erste Schritt bei der Erstellung einer Handskizze im Konstruktionsprozess?

<p>Die schwierigste Stelle zuerst zu zeichnen. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Entwurfsphase im Konstruktionsprozess?

<p>Die Lsung der Konstruktionsaufgabe zu finden. (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet der Begriff 'iterativer Prozess' im Zusammenhang mit dem Konstruieren?

<p>Ein sich wiederholender Prozess mit Korrekturen und Anpassungen. (C)</p> Signup and view all the answers

Warum ist eine berschlagsrechnung im Konstruktionsprozess wichtig?

<p>Um eine Grobdimensionierung wichtiger Maschinenelemente vorzunehmen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Formel wird im Text als Anhaltswert zur Berechnung des mittleren Wellendurchmessers genannt?

<p>$\Phi d_1 \approx 7.5 \sqrt{ rac{T}{[Nm]}}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aufgaben gehört zur Planungsphase im Konstruktionsprozess?

<p>Aufgaben- bzw. Problemerklärung (D)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet die empfohlene Reihenfolge bei der Ausarbeitung eines Konstruktionsprojekts?

<p>Von innen nach außen, das Schwierigste zuerst (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Phasen kommt nach der Handskizze im Konstruktionsprozess?

<p>Überschlagsrechnung (A)</p> Signup and view all the answers

Was versteht man unter einem iterativen Vorgehen im Konstruktionsprozess?

<p>Wechsel zwischen konstruktiven und berechnenden Schritten (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Information gehört typischerweise zu einer Aufgabenstellung für ein Getriebe?

<p>Eingangsleistung (P) (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Formeln wird zur Berechnung der Biegespannung ($σ_b$) verwendet?

<p>$σ_b = \frac{M_b}{W_b}$ (A)</p> Signup and view all the answers

In welcher Phase des Konstruktionsvorgangs werden Detailprobleme gelöst und Konstruktionszeichnungen erstellt?

<p>Ausarbeiten (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Reihenfolge wird beim Entwerfen empfohlen?

<p>Von innen nach außen, die schwierigste Stelle zuerst (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist typischerweise auf einer Konstruktionszeichnung enthalten?

<p>Positionsnummern aller Einzelteile (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Abkürzung 'K' im Kontext des Konstruktionsprozesses?

<p>Korrektur (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Optionen stellt einen typischen Schritt in der Ausarbeitungsphase des Konstruktionsvorgangs dar?

<p>Erstellung normgerechter Einzelteilzeichnungen mit Toleranzen (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Informationen sind typischerweise in einer Einzelteilzeichnung enthalten?

<p>Detaillierte Bemaßung und Tolerierung (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Berechnungsphase im Konstruktionsprozess?

<p>Bestimmung der optimalen Dimensionen und Materialeigenschaften (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Dokument gehört typischerweise zu den Fertigungsunterlagen?

<p>Stückliste (D)</p> Signup and view all the answers

Was sollte bei hochbelasteten Bauteilen im Konstruktionsprozess durchgeführt werden?

<p>Ein Spannungsnachweis (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert bei einem Stuhl mit mittiger Säule, wenn das Gewicht verlagert wird?

<p>Die Säule erfährt eine Biegung. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Vorteil der Kraftflussumlenkung in die vier Beine eines Stuhls?

<p>Geringere Belastung eines einzelnen Beines. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft ist typisch für einen Stuhl mit mehrfacher Umlenkung des Kraftflusses in abgewinkelten Beinen?

<p>Weiche Konstruktion (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Nachteil eines Stuhls mit einem einzigen Bein in der Mitte?

<p>Anfälligkeit für Biegung bei Gewichtsverlagerung (C)</p> Signup and view all the answers

In welchem Fall ist eine mehrfache Umlenkung des Kraftflusses in den Beinen eines Stuhls besonders praktisch?

<p>Wenn eine Federung gewünscht ist. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Kraftfluss?

<p>Ein Werkzeug zur Identifizierung hoch belasteter Bereiche. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie verläuft der Kraftfluss innerhalb einer Konstruktion?

<p>Er schliesst sich zu einem Ring. (B)</p> Signup and view all the answers

Womit kann man den Kraftfluss vergleichen?

<p>Mit dem Fluss von Strom in einem Leiter. (C)</p> Signup and view all the answers

Was zeigen Kompressionen und scharfe Ablenkungen der Kraftflusslinien?

<p>Hoch belastete Bereiche. (D)</p> Signup and view all the answers

Welchen Weg wählt der Kraftfluss bevorzugt?

<p>Den kürzesten Weg. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Element wird bei der Konstruktion eines einstufigen Getriebes typischerweise zuerst betrachtet?

<p>Zahnräder (A)</p> Signup and view all the answers

Was folgt typischerweise unmittelbar nach der überschlägigen Auslegung von Zahnrädern und Wellen?

<p>Korrektur der Handskizze (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Merkmal einer Entwurfszeichnung?

<p>Maßstab 1:1 und freihändige Ausführung (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Zeichnung wird auch als 'exakte Entwurfszeichnung' bezeichnet?

<p>Konstruktionszeichnung (C)</p> Signup and view all the answers

In welcher Reihenfolge werden typischerweise die Elemente eines Getriebes konstruiert?

<p>Zahnräder, Wellen, Lager, Dichtungen (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Kraftfluss am besten?

<p>Die 'Strömung' der Kraft durch das Bauteil. (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert, wenn Kraftflusslinien zusammengedrückt werden?

<p>Die Spannung im Bauteil erhöht sich. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Vorteil der Zuganker-Bauweise bei einer Presse bezüglich des Kraftflusses?

<p>Sie nutzt Kräfte als Zugkräfte auf kurzen Wegen und symmetrisch. (C)</p> Signup and view all the answers

Warum ist die Bauweise des Pressengestells bei einer C-Bauweise tendenziell massiver?

<p>Weil der Kraftfluss unsymmetrisch ist und das Gestell auf Biegung belastet wird. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Planen (Konstruktion)

Erste Phase des Konstruktionsvorgangs, beinhaltet Aufgabenstellung und Strichskizze.

Entwerfen (Konstruktion)

Zweite Phase des Konstruktionsvorgangs, beinhaltet die Lösungfindung und Erstellung von Prinzip- und Konstruktionszeichnungen.

Handskizze

Freihandzeichnung zur ersten Visualisierung und Konzeption einer technischen Lösung.

Schwierigste Stelle zuerst

Beginne mit den kritischsten Elementen, um sicherzustellen, dass diese funktionieren, bevor du andere Details hinzufügst.

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Lageranordnung

Bestimmung der Positionen und Typen von Lagern in einer Konstruktion.

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Phase 1: Handskizze

Die erste Phase im Konstruktionsvorgang, beginnend mit einer Skizze von innen nach außen.

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Überschlagsrechnung

Eine vorläufige Berechnung zur Abschätzung der Dimensionen und Machbarkeit eines Designs.

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Phase 2: Entwerfen

Die Phase, in der Lösungen entwickelt und vereinfachte Berechnungen durchgeführt werden.

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Konstruktion als iterativer Prozess

Konstruieren ist ein iterativer Prozess, der Korrekturen und Anpassungen beinhaltet.

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Wellen-Durchmesser Formel

Eine Formel zur groben Dimensionierung von Wellen anhand des Drehmoments.

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Entwurfszeichnung

Eine detaillierte Zeichnung mit allen wichtigen Funktionen.

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Ziel der Entwurfsphase

Die Lösung der Konstruktionsaufgabe wird festgelegt.

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Ziel der Ausarbeitungsphase

Genaue Berechnung und Nachweis der Bauteilfestigkeit.

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Konstruktionsvorgang

Systematische Bearbeitung einer Konstruktionsaufgabe in Phasen: Planen, Entwerfen, Ausarbeiten.

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Phase 1: Planen

Klärung der Aufgabe, Informationsbeschaffung (Patente, Marktanalyse) und Komponentenauswahl.

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Phase 3: Ausarbeiten

Erstellung von Gesamtzeichnungen, Einzelteilzeichnungen und Stücklisten.

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Iteratives Vorgehen

Iterativer Prozess zwischen Konstruktion und Berechnung, von innen nach außen, das Schwierigste zuerst.

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Berechnung (Konstruktion)

Erste Phase im Konstruktionsprozess, beinhaltet Berechnungen relevanter Bauteile.

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Konstruktionszeichnung

Zweite Phase, beinhaltet detaillierte Zeichnungen des Bauteils.

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Fertigungsunterlagen

Dritte Phase, beinhaltet alle Informationen zur Herstellung des Bauteils.

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Einzelteilzeichnung

Zeichnung eines einzelnen Bauteils mit allen notwendigen Informationen zur Fertigung.

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Spannungsnachweise

Ermittlung der Belastung von Bauteilen unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren.

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Entwerfen (Konstruktionsphase)

Die Phase, in der die grundlegende Lösung für die Konstruktionsaufgabe gefunden wird. Beginnt von innen nach außen, zuerst die kritischen Stellen.

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Ausarbeiten (Konstruktionsphase)

Detaillierung der Konstruktion, Lösung von Detailproblemen und Erstellung der technischen Zeichnungen.

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Konstruktionszeichnung (Ausarbeiten)

Erstellung von normgerechten CAD-Zeichnungen, Stücklisten und ggf. erneute Berechnung bei Änderungen.

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Gesamtzeichnung

Gesamtansicht der Konstruktion mit allen Ansichten, Maßen und Positionsnummern.

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Kraftfluss

Ein Werkzeug zur Identifizierung hochbeanspruchter Bereiche, dargestellt durch eine konstante Anzahl von Kraftflusslinien.

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Kraftfluss-Ring

Der Kraftfluss schliesst sich innerhalb der Konstruktion zu einem Ring.

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Kürzester Weg

Der Kraftfluss wählt den kürzesten Weg.

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Hochbeanspruchte Bereiche

Verdichtungen und scharfe Ablenkungen der Kraftflusslinien zeigen hochbeanspruchte Bereiche.

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Kraftfluss-Analyse

Hilfreiches Werkzeug zur Analyse von Spannungskonzentrationen in Bauteilen.

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Kraftfluss und Steifigkeit

Kurze, steife Bereiche tragen die höchste Last.

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Optimaler Kraftfluss

Direkte Wege ohne Umlenkungen sind ideal.

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Kraftfluss Abstützung

Kraft wird durch Zug- und Druckkräfte abgestützt.

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Kraftfluss Umlenkung

Scharfe Umlenkungen erhöhen die Kerbwirkung.

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Kraftfluss: Zentrale Säule

Krafteinleitung durch eine zentrale Säule; Sitzfläche ist nicht belastet.

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Kraftfluss: Vier Beine

Kraft wird auf vier Beine verteilt, wodurch die Belastung pro Bein geringer ist.

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Kraftfluss: Abgewinkelte Beine

Mehrfache Umlenkung des Kraftflusses durch abgewinkelte Beine, führt zu weicherer, aber bruchanfälligerer Konstruktion. Eignet sich gut, falls Federung erwünscht.

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Reine Druckbelastung

Bei zentraler Druckbelastung, wird die Kraft mittig durch eine Säule geleitet, idealerweise ohne die Sitzfläche zu belasten.

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Biegung der Säule

Gewichtsverlagerung kann zu einer Biegung der zentralen Säule führen, was eine ungünstige Belastung darstellt.

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Grobe Handskizze (Getriebe)

Erste Skizze eines Getriebes, oft weggelassen, um den Designprozess zu beschleunigen.

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Zahnräder zuerst

Die kritischsten Komponenten (Zahnräder) werden zuerst definiert, um die Gesamtfunktion zu sichern.

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Überschlagsmäßige Auslegung

Vorläufige Dimensionierung von Zahnrädern und Wellen, um grobe Abmessungen zu bestimmen.

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Entwurfszeichnung (Getriebe)

Eine detaillierte Zeichnung mit allen relevanten Elementen und Bemaßungen des Getriebes.

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Exakte Berechnung (Getriebe)

Exakte Berechnungen und finale Anpassungen der Entwurfszeichnung vor der Fertigung.

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Study Notes

Grundlagen

  • Die Grundlagen umfassen den Ablauf des Konstruktionsvorgangs und den Kraftfluss.
  • Der Konstruktionsvorgang wird in drei Phasen unterteilt: Planen, Entwerfen und Ausarbeiten.

Kraftfluss

  • Der Kraftfluss ist ein Hilfsmittel zum Erkennen hoch belasteter Bereiche.
  • Der Kraftfluss schließt sich innerhalb der Konstruktion zu einem Ring.
  • Zusammendrückungen und scharfe Umlenkungen der Kraftflusslinien zeigen hoch belastete Bereiche.

Kraftfluss

  • Die Vorstellung des Kraftflusses ist ein geschlossener Ring innerhalb eines Systems.
  • Der Kraftfluss wählt den kürzesten Weg.
  • Kurze, steife Bauteilbereiche nehmen höchste Belastung auf..
  • Abstützen über Zug bzw. Druck ist sinnvoll.
  • Symmetrische Konstruktionen sind besser.
  • Zusammendrückung der Kraftflusslinien bedeutet Spannungserhöhung.
  • Scharfe Umlenkung bedeutet erhöhte Kerbwirkung.

Kraftfluss in Zuganker-Bauweise

  • Kräfte wirken als Zugkräfte.
  • Die Krafte wirken auf kurzen Wegen und symmetrisch
  • Kurzer und günstiger Kraftfluss.
  • Leichtere Bauweise des Pressengestells.

Kraftfluss in C-Bauweise

  • Werkstücke und Werkzeuge sind besser zugänglich.
  • Der Kraftfluss ist unsymmetrisch und erfolgt über lange Wege.
  • Es erfolgt eine Belastung auf Biegung des Gestells mit massiverer Bauweise des Gestells.

Kraftfluss – Gestaltung von Stühlen

  • Bei reiner Druckbelastung erfolgt die Leitung der Kraft durch die mittige Säule, wodurch die Sitzfläche nicht belastet wird.
  • Eine Gewichtsverlagerung sorgt für Biegung der Säule, was ungünstig ist.
  • Umlenkung des Kraftflusses in die vier Beine reduziert die Belastung eines einzelnen Beines.
  • Der Bereich unter der Sitzfläche muss genügend Stabilität aufweisen und eine Umlenkung des Kraftflusses auf die Beine ermöglichen.
  • Mehrfache Umlenkung des Kraftflusses in den abgewinkelten Beinen führt zu einer weichen, nicht beanspruchungsgerechten Konstruktion.

Ablauf des Konstruktionsvorgangs

  • Systematische Bearbeitung der Aufgabe: Planen, Entwerfen, Ausarbeiten.
  • Iteratives Vorgehen: Wechsel zwischen konstruktiven und berechnenden Schritten.
  • Reihenfolge: Stets von innen nach außen, das Schwierigste zuerst.

Drei Phasen des Konstruktionsvorgangs

  • Planen: Was ist zu tun? Aufgaben- bzw. Problemklärung, Informationsbeschaffung, Auswahl von Komponenten.
  • Entwerfen: Wie soll die Aufgabe gelöst werden? Erstellung von Prinzip- und Konstruktionszeichnungen, Anordnung und Festlegung der Lager, Montage/Demontage, Gehäuseteilung und -gestaltung.
  • Ausarbeiten: Wie werden die Detailprobleme gelöst?Normgerechte Einzelteilzeichnungen mit Toleranzen, Oberflächenangaben, Werkstoffen, Halzeugen bzw. Fertigungsunterlagen.

Planungsphase

  • Phase 1: Aufgabenstellung mit Strichskizze

Entwurfsphase

  • Phase 2: Handskizze, von innen nach außen, schwierigste Stelle zuerst,dann das Übrige im Inneren.
  • Erste Überschlagsrechnung
  • Vereinfachte Berechnung wichtiger Bauteile (mit Schätzung von Abmessungen), z. B. Wellendurchmesser, Zahnradabmessungen, ggf. Korrektur der Abmessungen

Beispiel einer Überschlagsrechnung

  • Grobdimensionierung der wichtigsten Maschinenelemente
  • Anhaltswert für mittleren Wellendurchmesser (Lagerdurchmesser)

Phase 2 Entwerfen

  • Darstellung mit allen funktionswichtigen Einzelheiten (z. B. Axialspiel für Montage, aber ohne „Zeichenübungen“ (z. B. keine Schraubendetails, vereinfachte Darstellung)).

Ausarbeiten

  • Phase 3: Exakte Berechnung und Festigkeitsnachweis für alle belasteten Bauteile (Zahnräder, Wellen, Welle-Nabe-Verbindungen, Lager) gemäß den Abmessungen der Entwurfszeichnung, ggf. Korrektur der Abmessungen.

Phase 3 Ausarbeiten

  • Erstellung von normgerechten CAD-Gesamtzeichnungen sowie Stücklisten, ggf. bei Veränderung der Abmessungen erneute Nachrechnung.

Beispiel für eine Konstruktionszeichnung

  • Gesamtzeichnung mit allen erforderlichen Ansichten
  • Maßstab 1:1
  • Positionsnummern aller Einzelteile
  • Anschlussmaße

Beispiel für eine Aufgabenstellung

  • Zweigang-Schaltgetriebe mit Exzentertrieb: P = 2,5 kW; nan = 1.500 min-1; i1 = 2,2; i2 = 1,
  • Lagerung Welle 1: Fest-Los-Lagerung und Welle 2: Trag-Stütz-Lagerung
  • Gehäuse als Gussgehäuse

Konstruktionsschritte für ein einstufiges Getriebe

  • Grobe Handskizze, schwierigste Elemente, Zahnräder, überschlägige Auslegung, Zahnräder+Wellen, Korrektur der Handskizze, Entwurfszeichnung.
  • Zahnräder sind innen schwierig.
  • Wellen werden passend zu Zahnrädern.
  • Lager sitzen auf den Wellen.
  • Dichtungen sitzen auf den Wellen.
  • Gehäuse, Deckel usw.
  • Exakte Berechnung, Konstruktionszeichnung und Einzelteilzeichnungen.

Vorgehen bei d. Getriebekonstruktion

  • Ein einstufiges Getriebe mit einem Gussgehäuse wird konstruiert.
  • Die Zahnräder und die Wellendurchmesser werden überschlägig ausgelegt.
  • Für alle hoch belasteten Bauteile werden die Spannungsnachweise geführt.
  • Die Bearbeitungsschritte werden beschrieben; die Bearbeitung selbst soll nicht erfolgen.

Phase 3 Ausarbeiten

  • Die Detailprobleme werden gelöst durch Erstellung normgerechter Einzelteilzeichnungen mit Toleranzen, Oberflächenangaben, Werkstoffen, Halzeugen, Fertigungsunterlagen.
  • Bei CAD-Technik gehen Handskizze, Entwurfszeichnung und Konstruktionszeichnung auseinander hervor, da leicht änderbar!
  • Einzelteilzeichnungen mit vollständiger Bemaßung und Tolerierung.
  • Einzelteilzeichnungen, Stücklisten.

Beispiel für eine Berechnung

  • Spannungsnachweis für alle (hoch) belasteten Bauteile
  • Ggf. Änderung der Entwurfszeichnung

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Quiz Team

Description

Dieser Quiz untersucht die Phasen des Konstruktionsprozesses, von der Planung bis zur Ausarbeitung. Es werden wichtige Aspekte wie Handskizzen, Entwurfszeichnungen und die iterative Vorgehensweise behandelt. Testen Sie Ihr Wissen über die einzelnen Schritte!

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