Werkstofforientierte Konstruktion 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 Inhalte der Lehrveranstaltung 5020

Technisches Prinzip Libellenprüfgerät

Informationen des Technischen Prinzips Geometrie Anordnung Werkstoffe funktionswichtiger Bauelemente und Kopplungen qualitativ Informationen des Technischen Prinzips

Technisches Prinzip Libellenprüfgerät A s s 1 r P a s 2 t E s y b c Technisches Prinzip Libellenprüfgerät

Funktionstruktur Libellenprüfgerät Schraubengetriebe 1 Winkelhebel s 2 y Kipptisch s 1 = P 2 p r E s 2 1 = b a c 1 = y s 2 Skala s A s A = f (r,t) E c s 2 1 P t r A y a b E Funktionstruktur Libellenprüfgerät

Informationen der Funktionsstruktur Teilfunktionen (Funktionselemente) Kopplungen Informationen der Funktionsstruktur

Funktionsstruktur Libellenprüfgerät Schraubengetriebe 1 Winkelhebel s 2 y Kipptisch s 1 = P 2 p r E = b a s 2 s 1 c 1 = y s 2 Skala s A s A = f (r,t) E Funktionsstruktur Libellenprüfgerät

Gesamtfunktion Libellenprüfgerät = s E y A P b 2pr a c = f (r, t) s E Schraubengetriebe 1 Winkelhebel s 2 y Kipptisch s 1 = P 2 p r E = b a s 2 s 1 c 1 = y s 2 Skala s A s A = f (r,t) E Gesamtfunktion Libellenprüfgerät

Technisches Prinzip Funktionsstruktur Gesamtfunktion Technisches Gebilde (materielles Objekt, technische Zeichnung) Analyseablauf 5002

Analyseablauf 5002 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: Technisches Gebilde (materielles Objekt, technische Zeichnung) technische Prinzip 7. Grenze funktionell zusammenhängende Teilsysteme ab! 8. Bestimme die Funktion der Teilsysteme! 9. Stelle die dar! Funktionsstruktur 10. Bestimme die 11. Analyse konstruktiver Einzelheiten, Simulation, Optimierung Ergebnis: Gesamtfunktion, Funktionsstruktur, technisches Prinzip, konstruktive Besonderheiten Gesamtfunktion Analyseablauf 5002

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften 4 Hebel überträgt Momente und Bewegungen a und b bestimmen die Übersetzung tolerieren! Lagermittelpunkt im Schnittpunkt der Ebenen durch Tastkugelmittelpunkte und Drehpunkt des Tischlagers F a = F b 1 . 2 s = 2 . s 1 b a Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften 7 Druckstück überträgt Kraft F 1 Gehärtet, gute Ebenheit der Tastfläche (hohe Flächenpressung in der Paarung 6/7) Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften 8 Tastkopf überträgt Kraft F 2 Gehärtet, gute Oberflächen- qualität, (hohe Flächenpressung in der Paarung 8/14) Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften 4/7 Preßverbindung 4/8 Verbindet Teile kraftschlüssig H7 4 r6 Preßpassung Größtübermaß: - 23 um Kleinstübermaß: - 3 um Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024 Strukturbestandteile Nr. Einzelteil / Kopplung Funktion Eigenschaften 4/5 Lagerung ermöglicht Drehung des Hebels F8 6 h9 Spielpassung Maximales Spiel: + 58 um Minimales Spiel: + 10 um Analyse konstruktiver Einzelheiten 5024

1. Gegenstand und Aufgaben der Konstruktion 2. Das technische Gebilde 2.1. Definition und Eigenschaften 2.2. Gestalt / Struktur 2.3. Umgebung Inhalt

Systemeigenschaften technischer Gebilde A=Z(E) E A Relationen - Anordnungen - Kopplungen Struktur / Gestalt Technische Gebilde (Maschinen, Geräte, Anlagen, Baugruppen, Einzelteile) Technisches System Elemente - Einzelteile - Baugruppen Funktion Umgebung - Mensch - technische Peripherie - Klima Systemeigenschaften technischer Gebilde

Allgemeines Funktionsmodell Mensch E A K 2 2 Kommunikationsebene technische Peripherie Stoff Energie Information E V A V technische Peripherie St E I 1 Verarbeitungsebene 3 Schnittebenen: 1 technisches Gebilde Klima E A St 3 3 Störgrößenebene Allgemeines Funktionsmodell

Funktionsmodell Libellenprüfgerät Prüfer s E A Libelle y Stellung der Blase Libellen- prüfgerät F L Laborbedingungen Dg F Funktionsmodell Libellenprüfgerät

Umgebung des Hebels

Lebenszyklus eines Produktes 5021 Mensch technische Peripherie Klima Markt, Bedürfnisse, Ziele Forschung, Entwicklung, Konstruktion Produktion - Teilefertigung - Montage - Prüfung Lagerung, Transport Vertrieb Installation, Inbetriebnahme Gebrauch und Nutzung Wartung, Reparatur Recycling, Entsorgung Entwicklungsbedingungen Fertigungsbedingungen Lager- und Transportbedingungen Vertriebsbedingungen Installations- und Inbetriebnahmebedingungen Nutzungsbedingungen Wartungs- und Reparaturbedingungen Recycling- und Entsorgungsbedingungen Lebenszyklus eines Produktes 5021

1. Gegenstand und Aufgaben der Konstruktion 2. Das technische Gebilde 2.1. Definition und Eigenschaften 2.2. Gestalt / Struktur 2.3. Umgebung 2.4. Funktion Inhalt

Gesamtfunktion Libellenprüfgerät = y P b 2pr a c Dg Gesamtfunktion Libellenprüfgerät

Gesamtfunktion Libellenprüfgerät Verallgemeinerung: s A = f (r, t) E = y P b 2pr a c E f A f Dg i A = Z (E ) s H g E n A n (g = y ) H Gesamtfunktion Libellenprüfgerät

Technische Grundfunktionen 5008

Technische Grundfunktionen 5008 Veränderungs- merkmal Bauelement konkret allgemein Elektromagnet 2 I F F= m o . w l I F E A E und A physikalisch verschieden Wandeln Qualität Kurvengetriebe E A E u. A physik. gleich, Zeitver- lauf, Zustand ver- schieden Umsetzen f y y f Winkelhebel s 1 2 E A A > E Verstärken Umformen s 2 1 E A A < E Reduzieren Schaltkupplung Quantität s k M 1 2 M = k 0 f. s < s M f. s=s 1 E A Schalten 2 A= 0 f. E =E 1 f. E =E 21 20 Technische Grundfunktionen 5008

Technische Grundfunktionen 5008 Veränderungs- merkmal Bauelement konkret allgemein Anschlag f A w w w = 0 bei f=f A E A = 0 Sperren Quantität biegsame Welle y x E A Übertragen A = E Leiten 2 1 n = n n (x ,y ) Ort Hebelgetriebe s a b 1 2 3 . 3 1 2 s s = b s + a s a+b i 2 E A E ...E n 1 ... Verknüpfen A = f (E ) S, P, , V Anzahl Gewichtsaufzug 1 2 M = M a M (t ) M M a t s >0 0 a 0 0 a 0 >0 >a M = 1 2 =a A E 1 2 Speichern A=E t Laden t Speichern t Entladen s Zeit Technische Grundfunktionen 5008

Kopplungsfunktion BE 1 BE 2 A E s f s f s f Kopplungsmatrix s f E f s y f y s z f z Kopplungsmatrix s z x y f E 2 i f x s y z A 1 i 1 0 - Freiheit 1 - Unfreiheit f = 2 1 1 Paarung Zylinder / Zylinder 1 Kopplungsfunktion