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2023 | Buch

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Konstruktionselemente des Maschinenbaus 1

Grundlagen der Berechnung und Gestaltung von Maschinenelementen

herausgegeben von: Bernd Sauer

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Konstruktionselemente des Maschinenbaus stellen die Basis zum schöpferischen Gestalten im Produktentwicklungsprozess dar. Sie sind Grundlage jeder Maschinenbau-Ingenieursausbildung. Das Erlernen und Verstehen von Maschinen- und Konstruktionselementen, die eine überschaubare Komplexität haben, fördert das Verständnis für die wesentlichen Merkmale komplexerer technischer Strukturen. Erst mit dem Verständnis der physikalischen, logischen und technischen Systematik dieser Strukturen wird die Voraussetzung zur Konstruktion und Entwicklung eines Produktes geschaffen.

Die beiden Lehrbücher und das zugehörige Übungsbuch decken den gesamten Inhalt der universitären Konstruktionselemente-Ausbildung ab. Das Autorenteam aus anerkannten Fachspezialisten sichert hohe Fachkompetenz in den Einzelthemen.

Der vorliegende 1. Band umfasst die Grundlagen des Konstruierens, die Berechnung und Gestaltung sowie die Elemente Federn, Schrauben und Verbindungen, Wellen und Wellen-Nabenverbindungen. Die 10. Auflage enthält ein neu verfasstes Kapitel 4 (Gestaltung technischer Systeme/Produktgestaltung), Überarbeitungen in der Einleitung und Korrekturen sowie Ergänzungen in den weiteren Kapiteln.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Entwicklungsingenieure von heute planen, konzipieren und konstruieren Produkte und managen je nach Unternehmen auch die Entstehungsprozesse neuer Produkte. Der Kern der Tätigkeit von Ingenieuren ist die Synthese von technischen Lösungen für Bedürfnisse und Probleme der individuellen Kunden, aber auch für gesellschaftliche Herausforderungen wie dem Klimawandel. Unter Berücksichtigung sämtlicher Phasen des Produktlebenszyklus (Abb. 1.1) kreieren Ingenieure in der Produktentwicklung neue Produkte und erstellen die Dokumentation zur Herstellung [acatech12].

Albert Albers, Bernd Sauer

Kapitel 2. Normen, Toleranzen, Passungen und Technische Oberflächen

Zusammenfassung

Normen, Toleranzen und Technische Oberflächen haben eine grundlegende Bedeutung für die Beschreibung und Definition von technischen Gegenständen. Daher ist es notwendig sich mit diesen Inhalten vertraut zu machen, bevor einzelne Konstruktionselemente betrachtet werden.

Erhard Leidich, Ludger Deters

Kapitel 3. Grundlagen der Festigkeitsberechnung

Zusammenfassung

Eine wesentliche Ingenieuraufgabe ist es sicherzustellen, dass Bauteile oder Konstruktionen den im Betrieb auftretenden Belastungen zuverlässig standhalten. Grundsätzlich kann ein Nachweis der Tragfähigkeit des Bauteiles durch Prüfstandsversuche oder Feldversuche erfolgen. Dieser Weg ist allerdings zeit- und kostenintensiv, so dass überwiegend rechnerische Nachweise durchgeführt werden. Im Kapitel „Grundlagen der Festigkeitsberechnung“ fließen Kenntnisse aus vielen Fachdisziplinen zusammen. Grundlage bilden die Regeln der technischen Mechanik, die kombiniert mit Kenntnissen über Werkstoffe und die Tragfähigkeit von Werkstoffen berücksichtigt werden. Wesentlichen Einfluss auf die Tragfähigkeit eines Bauteiles nimmt die Gestaltung des Bauteiles, weshalb auch der Begriff der Gestaltfestigkeit Verwendung findet.

Bernd Sauer

Kapitel 4. Gestaltung technischer Systeme/Produktgestaltung

Zusammenfassung

Die Basis zur Gestaltung eines Produkts bildet das zu Beginn des Produktentwicklungsprozesses erarbeitete Lösungskonzept. Was genau ein „Konzept“ bzw. „Lösungskonzept“ [VDI2221] als Zwischenergebnis im Produktentwicklungsprozess beinhaltet, lässt sich nicht allgemeingültig definieren. Es beschreibt mindestens die Funktionen, die ein Produkt erfüllen muss, um seinen Zielen, Anforderungen und Randbedingungen zu entsprechen (Abschn. 4.1).

Albert Albers

Kapitel 5. Elastische Elemente, Federn

Zusammenfassung

Unter dem Oberbegriff Federn werden elastische Elemente verstanden, bei welchen die Elastizität des Werkstoffes durch geeignete Gestaltung gezielt ausgenutzt wird. Federn lassen sich sehr stark elastisch verformen und speichern dabei Teile der verrichteten Formänderungsarbeit als potentielle Energie.

Albert Albers

Kapitel 6. Schrauben und Schraubenverbindungen

Zusammenfassung

Schraubenverbindungen gehören zu den meistverbreiteten Bauteilverbindungen zwischen Bauteilen. Wegen ihrer fertigungstechnischen (Herstellung und Montage) und betrieblichen (Sicherheit) Vorteile werden sie auch dort eingesetzt, wo eine lösbare Verbindung an sich nicht erforderlich wäre. Das Verständnis zur Funktion von Schraubenverbindungen ist ein wichtiger Meilenstein innerhalb der Ingenieurausbildung.

Bernd Sauer

Kapitel 7. Achsen und Wellen

Zusammenfassung

Wellen und Achsen haben die Aufgabe, Kräfte bzw. Momente abzustützen bzw. zu leiten. Deshalb sind in Verbindung mit Wellen und Achsen immer Lager einzusetzen. Wellen gehören zu den Bauteilen, die im Allgemeinen dynamisch beansprucht sind und dauerfest ausgelegt werden müssen.

Erhard Leidich

Kapitel 8. Verbindungselemente und -verfahren

Zusammenfassung

Verbindungselemente und die zugehörigen Verfahren zur Herstellung einer Verbindung dienen zur Herstellung von Konstruktionselementen und technischen Systemen durch zusammenfügen aus einzelnen Elementen bzw. Bauteilen. Die Verbindungselemente lassen sich gemäß Abb. 8.1 hinsichtlich des Wirkprinzips in Form-, Kraft- und Stoffschlussverbindungen sowie Verbindungen, bei denen Kraft- und Formschluss kombiniert in Anwendung sind, systematisch ordnen. Zur letzten Gruppe zählen z. B. die Niet- und die Schraubenverbindungen. Bei der Auswahl und insbesondere bei der Auslegung der Verbindungselemente ist zu beachten, dass es hierzu in vielen Branchen besondere Vorschriften gibt, die zu berücksichtigen sind, beispielsweise die AD-Blätter für den Druckkesselbau.

Bernd Sauer

Kapitel 9. Welle-Nabe-Verbindungen

Zusammenfassung

Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) gehören mit den Wellen und Rädern zu den historisch ältesten Maschinenelementen. Die sehr unterschiedlichen technischen Anforderungen haben zu einer außerordentlich großen Vielfalt geführt. Ein geeignetes Hilfsmittel zur aufgabenspezifischen Auswahl sind Konstruktionskataloge, die speziell für Welle-Nabe-Verbindungen erstellt wurden. Die Konstruktionskataloge beinhalten aber bisher nur technische Auswahlkriterien.

Erhard Leidich

Backmatter

Titel: Konstruktionselemente des Maschinenbaus 1
herausgegeben von: Bernd Sauer
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-66823-8
Print ISBN: 978-3-662-66822-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-66823-8

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