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10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Inhalte der Lehrveranstaltung 5020 Studiengang Werkstoffwissenschaft - Thüringer Modell.

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Präsentation zum Thema: "10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Inhalte der Lehrveranstaltung 5020 Studiengang Werkstoffwissenschaft - Thüringer Modell."—  Präsentation transkript:

1 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Inhalte der Lehrveranstaltung 5020 Studiengang Werkstoffwissenschaft - Thüringer Modell Werkstofforientierte Konstruktion Prof. Dr. G. Höhne, Dr.-Ing. E. Lotter, Prof. Dr. H.-J. Schorcht 1. Gegenstand und Aufgaben der Konstruktion 2. Das technische Gebilde 3. Der konstruktive Entwicklungsprozeß 4. Das Optimieren der Gestalt 5. Gestaltungsrichtlinien zur Herstellung der Einzelteile 6. Gestaltungsrichtlinien für Montageteile 7. Mechanische Verbindungen 8. Federn 9. Bewegungselemente

2 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Technisches Prinzip Libellenprüfgerät

3 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Informationen des Technischen Prinzips Informationen des Technischen Prinzips: Geometrie Anordnung Werkstoffe funktionswichtiger Bauelemente und Kopplungen qualitativ

4 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Technisches Prinzip Libellenprüfgerät c s 2 s 1 t r P A s E s y a b

5 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Funktionstruktur Libellenprüfgerät s 1 = P 2 p r s E s E Schraubengetriebe s 1 s 2 s 1 = b a c 1 = y s 2 y KipptischWinkelhebel s 2 s A = f (r,t) s E Skala s A c s 2 s 1 P t r A s y a b E s

6 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Informationen der Funktionsstruktur Informationen der Funktionsstruktur: Teilfunktionen (Funktionselemente) Kopplungen

7 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Funktionsstruktur Libellenprüfgerät s 1 = P 2 p r s E s E Schraubengetriebe s 1 s 2 s 1 = b a c 1 = y s 2 y KipptischWinkelhebel s 2 s A = f (r,t) s E Skala s A

8 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion s 1 = P 2 p r s E s E Schraubengetriebe s 1 c 1 = y s 2 y KipptischWinkelhebel s 2 s A = f (r,t) s E Skala s A Gesamtfunktion Libellenprüfgerät = s E y s A P b 2 p r a c y s E s A = f(r, t) s E s 2 s 1 = b a

9 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyseablauf 5002 Technisches Prinzip Funktionsstruktur Gesamtfunktion Technisches Gebilde Technisches Gebilde (materielles Objekt, technische Zeichnung)

10 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyseablauf Grenze funktionell zusammenhängende Teilsysteme ab! 8. Bestimme die Funktion der Teilsysteme! 9. Stelle die dar! 1. Bestimme Koppelstellen zur Umgebung! 2. Verfolge Funktionsfluß zwischen E und A! 3. Unterscheide funktionswichtige und -unwichtige BE und Kopplungen! 4. Eliminiere funktionsunwichtige BE und Kopplungen! 5. Bilde verallgemeinerte BE! 6. Stelle das dar! Gegeben: technische Prinzip Funktionsstruktur Gesamtfunktion Technisches Gebilde Technisches Gebilde (materielles Objekt, technische Zeichnung) 10. Bestimme die 11. Analyse konstruktiver Einzelheiten, Simulation, Optimierung Ergebnis: Gesamtfunktion, Funktionsstruktur, technisches Prinzip, konstruktive Besonderheiten

11 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften

12 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften 4Hebelüberträgt Momente und Bewegungen s = 2. s 1 b a a und b bestimmen die Übersetzung tolerieren! Lagermittelpunkt im Schnittpunkt der Ebenen durch Tastkugelmittelpunkte und Drehpunkt des Tischlagers F a = F b

13 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten DruckstückGehärtet, gute Ebenheit der Tastfläche (hohe Flächenpressung in der Paarung 6/7) Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften überträgt Kraft F 1

14 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten TastkopfGehärtet, gute Oberflächen- qualität, (hohe Flächenpressung in der Paarung 8/14) Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften überträgt Kraft F 2

15 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften Verbindet Teile kraftschlüssig 4/7 Preßverbindung 4/8 Größtübermaß: - 23 um Kleinstübermaß: - 3 um H7 4 r6 Preßpassung

16 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr.Einzelteil / Kopplung FunktionEigenschaften ermöglicht Drehung des Hebels 4/5 Lagerung Maximales Spiel: + 58 um Minimales Spiel: + 10 um F8 6 h9 Spielpassung

17 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Inhalt 1. Gegenstand und Aufgaben der Konstruktion 2. Das technische Gebilde 2.1. Definition und Eigenschaften 2.1. Definition und Eigenschaften 2.2. Gestalt / Struktur 2.3. Umgebung

18 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Systemeigenschaften technischer Gebilde A=Z(E) EA Relationen - Anordnungen - Kopplungen Struktur / Gestalt Technische Gebilde (Maschinen, Geräte, Anlagen, Baugruppen, Einzelteile) Technisches System Elemente - Einzelteile - Baugruppen FunktionUmgebung - Mensch - technische Peripherie - Klima

19 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion technisches Gebilde Allgemeines Funktionsmodell Mensch EA K K Klima E A St technische Peripherie Stoff Energie Information E V A V technische Peripherie St E I 1 Verarbeitungsebene 3 Schnittebenen: Kommunikationsebene 3 3 Störgrößenebene

20 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Libellen- prüfgerät Prüfer s s E A Laborbedingungen Dg F Libelle y Stellung der Blase F L Funktionsmodell Libellenprüfgerät

21 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Umgebung des Hebels

22 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Lebenszyklus eines Produktes5021 Markt, Bedürfnisse, Ziele Forschung, Entwicklung, Konstruktion Produktion - Teilefertigung - Montage - Prüfung Lagerung, Transport Vertrieb Installation, Inbetriebnahme Gebrauch und Nutzung Wartung, Reparatur Recycling, Entsorgung Mensch technische Peripherie Klima Entwicklungsbedingungen Fertigungsbedingungen Lager- und Transportbedingungen Vertriebsbedingungen Installations- und Inbetriebnahmebedingungen Nutzungsbedingungen Wartungs- und Reparaturbedingungen Recycling- und Entsorgungsbedingungen

23 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Inhalt 1. Gegenstand und Aufgaben der Konstruktion 2. Das technische Gebilde 2.1. Definition und Eigenschaften 2.1. Definition und Eigenschaften 2.2. Gestalt / Struktur 2.3. Umgebung 2.4. Funktion 2.4. Funktion

24 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion s A = f(r, t) s E = s E y s A P b 2 p r a c y s E Gesamtfunktion Libellenprüfgerät Dg

25 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion s A = f(r, t) s E = s E y s A P b 2 p r a c y s E Dg g ( g = y ) 0 H Gesamtfunktion Libellenprüfgerät Verallgemeinerung: E f A f E n A n i i i A = Z (E ) s H

26 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Technische Grundfunktionen5008

27 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Technische Grundfunktionen5008 Bauelement Funktion Veränderungs- merkmal konkretallgemein Elektromagnet I F EA E und A physikalisch verschieden Wandeln Qualität Quantität y f f y EA E u. A physik. gleich, Zeitver- lauf, Zustand ver- schieden Umsetzen Umformen EA A > E Verstärken EA A < E Reduzieren s s 1 2 s 2 s 1 M 1 M 2 M = 2 k k 0 f. s < s M f. s=s 1 1 EA Schalten E 2 A= 0 f. E =E 1 f. E =E Kurvengetriebe Winkelhebel Schaltkupplung s k 2 IF F= m o. w 2. I l 2

28 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Technische Grundfunktionen5008 Bauelement Funktion Veränderungs- merkmal konkretallgemein Anschlag biegsame Welle Hebelgetriebe Gewichtsaufzug f A f w w w = 0 bei f = f A E A = 0 Sperren Quantität y x 2 1 n = n n 2 (x,y ) n EA Übertragen A = E Leiten Ort s s s a b s 3 s s 1 2 s = b s + a s a+b Anzahl Zeit A E 1 E 2 Speichern A=E 1 t Laden t Speichern t Entladen 1 s M = M 1 a M (t ) 2 2 M M a t t t 1 s 2 >0 0 a s 0 0 a s 0 >0 > a s M = 1 2 =a=a i i 2 E A E...E n 1... A n Verknüpfen A = f (E ) S, P,, V

29 10/.98 TU Ilmenau Institut für Maschinenelemente und Konstruktion Kopplungsfunktion BE 1BE 2 f x s x s y f y A 1 i E 2 i f z s z f x s x s y s z f y f z A 1 i s z s x s y f y f z f x E 2 i Freiheit 1 - Unfreiheit Paarung Zylinder / Zylinder f = 2 Kopplungsmatrix


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