Description
Book SynopsisMaschinenelemente sind die Grundbausteine von Produktionsmaschinen, Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und mechatronischen Geräten. Die Vielfalt reicht dabei von kleinen Verbindungselementen wie Schrauben über Kugellager bis zum komplexen Getriebe. "Maschinenelemente für Dummies" bietet einen einfachen und verständlichen Einstieg in dieses weite Gebiet. Durch die systematische Orientierung an der ausgeübten Funktion lernen Sie das gesamte Spektrum der Maschinenelemente kennen und behalten dabei immer den Überblick. Anton Haberkern nennt und erläutert die Berechnungsformeln der genannten Elemente und legt dabei großen Wert auf die verständliche Darstellung der Grundprinzipien. Durch praktische Beispiele wird das Gelernte gefestigt, die nächste Prüfung kann also kommen.
Table of ContentsÜber den Autor 7
Über den Fachkorrektor 7
Einleitung 19
Über dieses Buch 19
Konventionen in diesem Buch 19
Was Sie nicht lesen müssen 20
Törichte Annahmen über die Leser 20
Wie dieses Buch aufgebaut ist 20
Teil I – Was Maschinenelemente können 20
Teil II – Maschinenelemente zum Verbinden 20
Teil III – Maschinenelemente zum Abstützen von Bewegungen 21
Teil IV – Maschinenelemente zum Umwandeln von Bewegungsformen 21
Teil V – Der Top-Ten-Teil 21
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 21
Jetzt geht es los 22
TEIL I WAS MASCHINENELEMENTE KÖNNEN 23
Kapitel 1 Maschinen und Maschinenelemente 25
Die kleinsten Teilchen im Maschinenbau 25
Das ist ja alles so schön gleich hier 28
Kapitel 2 Aufgabenteilung macht stark: Die funktionale Sichtweise 31
Der Funktionsbegriff 31
Die klassischen Maschinenelemente 33
Die Gestaltung technischer Systeme mithilfe von Funktionen 33
1 Betrachtungsebene 33
2 Betrachtungsebene 34
3 / 4 .. / X Betrachtungsebene 35
Eine funktionsorientierte Ordnungsstruktur der Maschinenelemente 36
TEIL II MASCHINENELEMENTE ZUM VERBINDEN 39
Kapitel 3 Arten von Verbindungen – ein erster Überblick 41
Warum die Einheiten von Maschinen oft nicht aus einem Teil bestehen 42
Alles verbindet, aber wie? Verbindungsarten 43
Starr oder nur als starr getarnt? 45
Klassifizierung von Verbindungen 45
Kapitel 4 Reibschlüssige Verbindungen 47
Schraubenverbindungen 47
Der Einfluss des Steigungswinkels 48
Der Einfluss des Flankenwinkels 50
Gewindeprofile 51
Grundgleichungen eines Schraubengewindes 52
Hält die das aus? Belastung und Beanspruchung von Schraubenverbindungen 54
Fazit zur Berechnung von Schraubenverbindungen 61
Festigkeitsklassen für Befestigungsschrauben 61
Grobdimensionierung von Schraubenverbindungen 63
Pressverbindungen 65
Funktionsprinzip einer Pressverbindung 65
Montage einer Pressverbindung 66
Arten von Pressverbindungen 67
Dimensionierung einer Pressverbindung 68
Stärken und Schwächen von Pressverbindungen 69
Kapitel 5 Formschlüssige Verbindungen 71
Stiftverbindungen 72
Formen von Stiften 72
Ausführungen von Stiftverbindungen 74
Berechnung von Stiftverbindungen 74
Nut-Feder-Verbindungen 79
Allgemeine Nut-Feder-Verbindung mit Nutenstein 79
Nut-Feder-Verbindungen zwischen Welle und Nabe 80
Berechnung von Nut-Feder-Verbindungen 80
Profilverbindungen 81
Nietverbindungen 83
Anwendungsbereiche für Nietverbindungen 83
Kalt- und Warmnieten 84
Kapitel 6 Stoffschlüssige Verbindungen 85
Schweißverbindungen 87
Inhaltsverzeichnis 13
Einteilung der Schweißverfahren 88
Schmelzschweißverfahren für Metalle 89
Pressschweißverfahren für Metalle 91
Pressschweißverfahren für Kunststoffe 93
Schweißnahtformen 94
Festigkeitsberechnung von Schweißverbindungen 94
Lötverbindungen 96
Lote 97
Flussmittel 98
Klebeverbindungen 98
Kapitel 7 Elastische Verbindungen: Federn 101
Federkennlinie 102
Federarbeit 103
Zusammengesetzte Systeme aus mehreren Federn 105
Fall a: Parallelschaltung von Federn 105
Fall b: Reihenschaltung von Federn 106
Fall c: Mischschaltung von Federn 106
Schwingungsverhalten 107
Bauarten von Federn 108
Metallfedern für geradlinige Bewegungen 110
Nichtmetallfedern für geradlinige Bewegungen 113
Metallfedern für Drehbewegungen 113
Nichtmetallfedern für Drehbewegungen 114
TEIL III MASCHINENELEMENTE ZUM ABSTÜTZEN VON BEWEGUNGEN 115
Kapitel 8 Arten von Lagern und Führungen – ein Überblick 117
Gelagert oder geführt – Unterscheidung nach der Bewegungsform 118
Anforderungen an Lager und Führungen in Maschinen 121
Einteilung von Lagern und Führungen nach der Kontaktart 121
Kapitel 9 Gleitlager und Gleitführungen 123
Hydrodynamische Lager und Führungen 123
Das Funktionsprinzip Hydrodynamik 123
Das Stribeck-Diagramm 125
Der rotierende hydrodynamische Kontakt: Lager 126
Der lineare hydrodynamische Kontakt: Führung 127
Anwendungsbeispiele Hydrodynamik 127
Werkstoffe für hydrodynamische Gleitkontakte 130
Tragfähigkeitsberechnung von hydrodynamischen Gleitkontakten 132
Hydrostatische Lager und Führungen 133
Das Funktionsprinzip Hydrostatik 133
Druckverlauf an einer Hydrostatik-Tasche 135
Druckversorgung bei mehreren Hydrostatik-Taschen 137
Anwendungsbeispiele für hydrostatische Kontakte 138
Aerostatische Lager und Führungen 140
Das Funktionsprinzip Aerostatik 140
Vergleich aerodynamischer/aerostatischer Kontakt 141
Bereitstellung der Druckluft 141
Gestaltung aerostatischer Lager und Führungen 142
Anwendungen der Aerostatik 143
Feststoffgeschmierte Lager und Führungen 144
Elektromagnetische Lager und Führungen 145
Das Funktionsprinzip der elektromagnetischen Abstützung 145
Magnetkräfte 145
Abstandsregelung 146
Adaptierbare Steifigkeit und Dämpfung 146
Anwendungsbeispiele für elektromagnetische Lager und Führungen 148
Kapitel 10 Wälzlager und Wälzführungen 149
Mögliche Bewegungsformen zwischen zwei Körpern 149
Gleiten 150
Rollen 150
Wälzen 150
Bohren 151
Die geometrischen Formen von Wälzkörpern 151
Herstellkosten verschiedener Wälzkörper-Geometrien 152
Das Berechnungsmodell Hertz’scher Kontakt 152
Die Schmiegung 153
Bauarten von Wälzlagern 153
Viel hilft viel: Anordnung von mehreren Wälzlagern 154
Fest-Los-Lagerung 154
Schwimmende Lagerung 157
Angestellte Lagerung 158
Bauarten von Wälzführungen 159
Ohne interne Vorspannung 159
Mit interner Vorspannung 160
Ohne Wälzkörperrückführung 160
Mit Wälzkörperrückführung 161
Profilschienen-Wälzführungen 162
Die Lebensdauer von Wälzkontakten berechnen 163
Die Lebensdauergleichung für Wälzlager 164
Berücksichtigung veränderlicher Drehzahlen und Belastungen 168
Die modifizierte Lebensdauergleichung für Wälzlager 169
Die Lebensdauergleichung für Wälzführungen 170
Zulässige Belastung von Wälzlagern im Stillstand 172
Nur nicht nachgeben: Die Steifigkeit von Wälzkontakten 173
Werkstoffe für Wälzlager und Wälzführungen 174
Stahl 175
Keramik 176
Kapitel 11 Reibung, Schmierung und Verschleiß 177
Das läuft ja wie geschmiert: Schmierstoffe 178
Schmieröle 178
Schmierfette 181
Festschmierstoffe 182
Das Funktionsprinzip von Festschmierstoffen 184
Zäh und schleimig: Die Viskosität 186
Viskosimeter 187
Viskositätsänderung mit der Temperatur 188
Unbeliebt, aber unvermeidbar: Der Verschleiß 190
Die Verschleißmechanismen 190
Maßnahmen zur Verschleißreduktion 194
Verschleißerkennung aus der Bauteiloberfläche 194
Kapitel 12 Noch ganz dicht? Maschinenelemente zum Abdichten 197
Was Dichtungen können 197
Hermetisch dicht oder technisch dicht 198
Arten von Dichtungen 198
Statische berührende Dichtungen 199
Statische berührungslose Dichtungen 201
Dynamische berührende Dichtungen 201
Dynamische berührungslose Dichtungen 204
TEIL IV MASCHINENELEMENTE ZUM UMWANDELN VON BEWEGUNGSFORMEN 207
Kapitel 13 Arten von Getrieben im Überblick 209
Wo Getriebe gebraucht werden 210
Klassifizierung von Getrieben 211
Kapitel 14 Rädergetriebe 217
Zahnradgetriebe: Formschlüssige Räder 219
Bauformen von Zahnrädern 219
Richtung der Verzahnung 222
Profilform der Zähne 224
Kenngrößen von Stirnradgetrieben mit parallelen Achsen 225
Reibradgetriebe 236
Reibradgetriebe mit konstanter Übersetzung 236
Reibradgetriebe mit stufenlos veränderlicher Übersetzung 236
Kapitel 15 Zugmittelgetriebe 239
Auswahl des Zugmittels 240
Formschlüssige Zugmittelgetriebe 242
Kettengetriebe 242
Zahnriemengetriebe 244
Reibschlüssige Zugmittelgetriebe 246
Flachriemengetriebe 246
Keilriemengetriebe 248
Kapitel 16 Hubgetriebe 251
Spindel-Hubgetriebe 252
Gleitgewindetrieb 253
Kugelgewindetrieb 254
Hydrostatischer Gewindetrieb 255
Zahnstangen-Hubgetriebe 256
Zugmittel-Hubgetriebe 258
Schubketten-Hubgetriebe 259
Kapitel 17 Kupplungen und Bremsen 261
Einteilung von Kupplungen 261
Nichtschaltbare starre Kupplungen 264
Nichtschaltbare nachgiebige Kupplungen 265
Schaltbare fremdbetätigte Kupplungen 266
Schaltbare momentbetätigte Kupplungen 267
Schaltbare drehzahlbetätigte Kupplungen 268
Schaltbare richtungsbetätigte Kupplungen 269
Bremsen 270
TEIL V DER TOP-TEN-TEIL 271
Kapitel 18 Zehn interessante Daten zur wirtschaftlichen Bedeutung des Maschinenbaus 273
Die größten Industriezweige 273
Bilanz des deutschen Maschinenaußenhandels 274
Deutsche Maschinenexporte nach Regionen 274
Deutsche Maschinenexporte nach einzelnen Abnehmerländern 275
Deutsche Maschinenimporte nach Regionen 275
Deutsche Maschinenimporte nach einzelnen Lieferländern 276
Deutscher Maschinenaußenhandel nach Fachzweigen 276
Welthandelsanteile 277
Maschinenexporteure nach Maschinengruppen 277
Weltproduktion von Werkzeugmaschinen 278
Lösungen der Übungsaufgaben 279
Stichwortverzeichnis 287
