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Springer Vieweg - Maschinenbau - Roloff Matek | Roloff Matek Maschinenelemente Journals, Academic Books & Online Media

Fragen zum Kapitel 1

Frage 1.1 

Der Begriff Maschinenelement ist zu beschreiben und anzugeben, nach welchen Ordnungskriterien sich die Maschinenelemente allgemein einteilen lassen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.1.

Antwort zur Frage 1.1 

Ein Maschinenelement kann als kleinstes, nicht mehr sinnvoll zu zerlegendes und in gleicher oder ähnlicher Form immer wieder verwendetes Bauteil in technischen Anwendungen verstanden werden. Entsprechend ihrer Verwendung lassen sich die Maschinenelemente z. B. in Verbindungs-, Lagerungs-, Übertragungs-, Dichtungselemente, Elemente zum Transport von Flüssigkeiten und Gasen und Schmierstoffe einteilen.

Frage 1.2 

Die bekannten Normen-Organisationen (nationale und internationale) sind zu nennen und ihre jeweiligen regionalen Gültigkeitsbereiche anzugeben. Besteht eine generelle Anwendungspflicht der Normen und der technischen Regelwerke bzw. wann können diese eine verbindliche Rechtsfunktion besitzen? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.2.1, 1.2.2.

Antwort zur Frage 1.2 

Zu unterscheiden sind ISO (internationale -), EN (europäische -), DIN (nationale Norm), für firmenspezifische Anwendungen Werksnormen. Daneben gibt es Organisationen, die technische Regelwerke herausbringen, wie z.B. der VDI und der TÜF. Eine generelle Anwendungspflicht besteht nicht, jedoch können Normen bzw. technische Regelwerke dann eine verbindliche Rechtsfunktion besitzen, wenn der Verweis auf diese Vertragsbestandteil ist.

Frage 1.3 

Die Bedeutung der Dezimalklassifikation ist anzugeben. Nach welchen Ordnungskriterien ist sie aufgebaut und welche Hauptgruppe ist für den technischen Anwendungsbereich zutreffend? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.2.3.

Antwort zur Frage 1.3 

Die Dezimalklassifikation stellt ein Ordnungssystem dar, welches das Wissen der Menschheit übersichtlich und zugriffsbereit zusammenfasst. Sie ist nach einem gegliederten Zehnersystem mit den Hauptgruppen 0…9 aufgebaut. Für den technische Anwendungsbereich ist die Hauptgruppe 6 (angewandte Wissenschaften, Medizin, Technik) maßgebend.

Frage 1.4 

Es sind der Unterschied zwischen einer arithmetisch und einer geometrisch gestuften Reihe anhand einer entsprechenden Zahlenfolge und die jeweilige mathematische Beziehung der Nachbarglieder innerhalb der Reihe anzugeben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.

Antwort zur Frage 1.4 

Bei der arithmetisch gestuften Reihe ist der Abstand zwischen den einzelnen Zahlengliedern gleich (2, 4, 6, 8, …), bei den geometrisch gestuften Reihen ist das Verhältnis eines Glieds der Reihe zum vorhergehenden konstant (2, 4, 8, 16, …).

Frage 1.5 

Frage 1.5
Was unterscheidet die allgemein-geomerisch gestufte Reihe von der dezimal-geometrisch gestuften Reihe und wie wird diese bezeichnet? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.

Antwort zur Frage 1.5 

Bei der allgemein-geometrisch gestuften Reihe kann das Verhältnis zweier aufeinander folgender Zahlen beliebig sein. Bei der dezimal-geometrischen Reihe ist der Stufensprung so, dass jeweils innerhalb einer Dekade die Abstände zwischen den Gliedern gleich sind (1, 1,6, 2,5, 4, 6,3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, …).

Frage 1.6 

Wieviel Normzahlreihen sind im technischen Anwendungsbereich sinnvoll einzusetzen? Wie werden sie bezeichnet, welche Bedeutung hat die jeweilige Bezeichnung und was sind typische Anwendungsbeispiele im technischen Bereich? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.

Antwort zur Frage 1.6 

Im technischen Anwendungsbereich sind 4 Normzahlreihen sinnvoll einzusetzen (R5, R10, R20, R40). In der Bezeichnung bedeutet R Reihe, die Zahl gibt die Anzahl der geometrisch gleichgroßen Abstände innerhalb einer Dekade an (z.B. R5: 1, 1,6, 2,5, 4, 6,3, 10, für eine Dekade).

Frage 1.7 

Es sind die mathematische Beziehung zur Ermittlung des Stufensprungs einer dezimalgestuften Reihe in allgemeiner Form und quantitativ die Stufensprünge für die nach DIN 323 genormten Reihen anzugeben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.

Antwort zur Frage 1.7 

Der Stufensprung einer dezimalgestuften Reihe ist allgemein zu ermitteln aus qr = 101/r. Die Stufensprünge sind für die Reihen R5 = 101/5 ≈ 1,6, R10 = 101/10 ≈ 1,25, R20 = 101/20 ≈ 1,12, R40 = 101/40 ≈ 1,06.

Frage 1.8 

Was bedeutet die Ziffer 5 in der Bezeichnung R5 und welche Zahlenfolge ergeben die Normzahlreihen R5 und R10 für den Bereich 1…100? Welche grundsätzliche Aussage kann durch die Gegenüberstellung der Glieder der Reihen gemacht werden? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.2.

Antwort zur Frage 1.8 

Die Ziffer 5 zeigt an, dass jede Dekade in jeweils 5 geometrisch gleiche Abstände unterteilt ist. - R5: 1,0 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 25 40 63 100. - R10: 1,0 1,25 1,6 2,0 2,5 3,15 4,0 5,0 6,3 8,0 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100. Jede Zahl der gröber gestuften Reihe ist in der feiner gestuften Reihe enthalten

Frage 1.9 

Für die Grundreihe R10 und die Auswahlreihen R10/2(1), R40/4(10) und R20/-3(100) sind jeweils 5 Folgeglieder anzugeben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.2.

Antwort zur Frage 1.9 

Es bedeutet z.B.: R10 die Reihe, R10/2 jedes 2. Glied der Reihe, R10/2(1) beginnend mit der Zahl 1: R10/2(1): 1 2,5 6,3 16 40 (aufsteigende Reihe), R40/4(10): 10 12,5 16 20 25 (aufsteigende Reihe), R20/-3(100): 100 71 50 35,5 25 (fallende Reihe).

Frage 1.10 

Wie können Flächen und Volumina für Folgeglieder innerhalb einer geometrisch gestuften Reihe ermittelt werden, wenn der Längenmaßstab qL bekannt ist. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.3.3.

Antwort zur Frage 1.10 

Für den Flächenmaßstab gilt: qA = A1/A0 = L12/L02 = qL2, für den Volumenmaßstab gilt: qV = V1/V0 = L13/L03 = qL3.

Frage 1.11 

Die 4 Hauptphasen des allgemeinen Konstruktionsprozesses sind in der zeitlichen Reihenfolge zu nennen und inhaltlich zu beschreiben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.4.1-1.

Antwort zur Frage 1.11 

Die 4 Hauptphasen des allgemeinen Konstruktionsprozesses sind Planen (u. a. Festlegen des Entwicklungsauftrags), Konzipieren (Suchen von Lösungsprinzipien, Erarbeiten von Konzeptvarianten und Auswählen einer Lösungsvariante), Entwerfen (Erstellung eines maßstabsgerechten Entwurfs, Optimieren einzelner Gestaltungszonen, Festlegen des bereinigten Entwurfs) und Ausarbeiten (Gestalten und Optimieren der Einzelteile, Festigkeitsnachweise, Ausarbeiten der Ausführungsunterlagen wie Zeichnungen, Stücklisten, Anweisungen).

Frage 1.12 

Vom Konstrukteur zu beachtende allgemeine Konstruktionsgrundsätze/Gestaltungsrichtlinien sind zu nennen und kurz zu erläutern. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.4.2.

Antwort zur Frage 1.12 

Wesentliche allgemeine Konstruktionsgrundsätze/Gestaltungsstaltungsrichtlinien sind: - Funktionsgerechtes Gestalten: Die Funktionserfüllung ist eine Hauptanforderung, die an eine Konstruktion gestellt wird. Verbunden damit ist die Vermeidung von Gefahren für Mensch und Maschine z. B. durch Fehlbedienungen und Überlastung. - Festigkeits- und beanspruchungsgerechtes Gestalten: Entsprechend den speziellen Anforderungen sind kurze bzw. lange Kraftleitungswege zu realisieren, möglichst eine annähernd gleich Beanspruchung in allen Querschnitte zu erzielen, Kerbwirkung zu minimieren, eine gleichgerichtete Verformung zu realisieren und die Möglichkeit der Kraftkompensation innerhalb der Konstruktion auszunutzen. - Werkstoffgerechtes Gestalten: Die technologischen Eigenschaften der Werkstoffe (z. B. Härte, Festigkeit, Verarbeitbarkeit) und die Anforderungen im Betrieb (z.B. Verschleißfestigkeit, gute Dämpfung) führen zu einer entsprechenden Werkstoffauswahl. - Fertigungsgerechtes Gestalten: Es sind Werkstoffe zu wählen, die in Abhängigkeit der Stückzahlen und des Fertigungsverfahrens kostengünstig herzustellen sind. Damit verbunden ist eine bestimmte Gestaltung des Bauteils (z. B. ein Gussteil bei hohen Stückzahlen). - Montagegerechtes Gestalten: Einzelteile und Baugruppen sind so auszulegen, dass ihr Zusammenbau einfach und kostengünstig ist. Einzelteile müssen sich deutlich unterscheiden, um Verwechselungen zu vermeiden. - Instandhaltungsgerechtes Gestalten: Notwendige und planmäßige Inspektionen, Wartungs- und Instandhaltungaufgaben sollten durch eine entprechende konstruktive Gestaltung erleichtert werden. - Recyclinggerechtes Gestalten: Notwendig ist ein Denken in vollständigen Kreisläufen, d. h. neben der Produktentstehung und der Nutzungsphase ist schon bei der Entwicklung an die erneute Verwendung bzw. Verwertung der Konstruktion zu denken. Damit verbunden sind z. B. eine demontagegerechte Gestaltung, die Reduktion der verwendeten Werkstoffe auf ein notwendiges Minimum und die Verwendung von Standardteilen zur Reduktion der Werkzeuge. - Formgerechtes Gestalten: Die äußere zeitgemäße Gestalt beeinflusst wesentlich den Verkaufswert und damit den Erfolg eines Produkts. Erreicht werden sollte dies durch eine geschickte Gestaltung der funktionswichtigen Bauteile und möglichst nicht durch funktionslose Zierelemente.

Frage 1.13 

Frage 1.13
Die unterschiedlichen Möglichkeiten des Rechnereinsatzes im Konstruktionsprozess sind zu nennen und kurz zu erläutern. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 1.4.3.

Antwort zur Frage 1.13 

Abhängig von der betrieblichen Hard- und Softwareausstattung und der Komplexität der Konstruktion gibt es unterschiedliche Integrationsstufen der Rechentechnik im Rahmen des Konstruktions- und Entwicklungsprezess. - Einzelprogramme: Werden für spezielle, sehr begrenzte Aufgaben verwendet. - Programmsysteme: Abgestimmte Verknüpfung von Einzelprogrammen und durchgehende Nutzung einmal zur Verfügung gestellter Eingabe- und Ausgabedaten. - Konstruktionsleit- bzw. Konstruktionssysteme: Erweiterung der Programmsysteme durch eine zusätzliche methodische Führung. - Wissensbasierte Systeme (Expertensysteme): Gegenüber Konstruktionsleitsystemen ist zusätzlich eine integrierte Problemlösungskomponente für ein begrenztes Fachgebiet vorhanden. - Virtuelle Produktentwicklung: Der Rechnereinsatz ist wesentlicher Bestandteil bei der Produktentwicklung, charakteristisch sind neue Organisationsformen (Simultaneous Engineering) und eine methodische Überführung des Konstruktionsprozesses in einen rechnerintegrierten Ablauf.

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