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Maschinenkonstruktionslehre von Institut fr Produktentwicklung (IPEK) an der Universitt Karlsruhe (TH)

Fragen zum Selbstcheck von Juli 2007

Hinzugefgte Antworten von August 2009

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Fragenkatalog, August 2009

Fragen zum Selbstcheck von Juli 2007Hinzugefgte Antworten von Juli 2009

Hrsaalbungen zur Maschinenkonstruktionslehre Fr Studierende des Maschinenbaus, des Chemieingenieurwesens, der Verfahrenstechnik, Diplom-IngenieursPdagogik und des interfakultativen Studiengangs Mechatronik

exemplarischer Fragenkatalog zu den einzelnen Themengebieten fr den Stoff von Maschinenkonstruktionslehre an der Universitt in Karlsruhe

Bitte beachten Sie folgenden Hinweis: Dieser Fragenkatalog dient zu Ihrem Selbststudium und ist auch fr die Prfungsvorbereitung hilfreich. Er reprsentiert in dieser Form aber nicht die Gesamtheit aller mglichen Prfungsaufgaben!

Alle Fragen stammen vom Institut fr Produktentwicklung (IPEK) an der Universitt Karlsruhe (TH).

Die Antworten sind von Studenten zusammengetragen worden und von meiner Person nach ausgiebiger Recherche und Arbeiten mit Script und bungen nach bestem Wissen und Gewissen ergnzt, vervollstndigt und zusammengefasst und haben dementsprechend keinerlei Garantie auf Korrektheit und Vollstndigkeit. Daher am besten immer Mitdenken und versuchen, den Stoff zu verstehen und nicht diese Zusammenfassung als Grundlage fr Antworten in der Klausur oder Konstruktionsworkshops zu verwenden, sondern lediglich um einen berblick ber den Stoff von Maschinenkonstruktionslehre zu erhalten. Bei Rckfragen oder Verbesserungsvorschlgen bitte an [email protected] wenden. Viel Erfolg und Spa bei MKL!

Inhalt K.2.2 K.4.5.2 K.4.9 K.5.3 K.5.5 K.6.3 K.6.3.5 K.6.5 K.6.7 K.6.9 K.6.11 K.6.12 K.6.13 Technische Systeme Werkzeuge zur Visualisierung Gestaltung Normen, Toleranzen, Passungen Dimensionierung Bauteilverbindungen Schraubenverbindungen Federn Lagerungen und Fhrungen Wellenkupplungen Dichtungen Getriebe und Verzahnung Fluidtechnik S. 03 bis S. 08 S. 09 bis S. 15 S. 16 bis S. 22 S. 23 bis S. 28 S. 29 bis S. 35 S. 36 bis S. 41 S. 42 bis S. 48 S. 49 bis S. 54 S. 55 bis S. 62 S. 63 bis S. 69 S. 70 bis S. 74 S. 75 bis S. 83 S. 84 bis S. 91

Inhalt

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K.2.2 Technische Systeme, Elementmodell C&CM (Contact & Channel Model Wirkflchenpaare und Leitsttzstrukturen)1) Wie hngen die Haupt- und Teilfunktionen eines technischen Systems zusammen? Hauptfunktionen bestehen aus mehreren Teilfunktionen, die durch Stoff-, Energie und Informationsfluss verknpft sind. 2) Lassen sich alle Funktionen in Teilfunktionen untergliedern? Sie lassen sich untergliedern bis in Elementarfunktionen. Diese lassen sich jedoch nicht mehr weiter unterteilen 3) Erstellen Sie eine hierarchische Funktionsstruktur fr ein zweistufiges Zahnradgetriebe (z.B. Ihr Workshopgetriebe). Formulieren Sie dafr eine Hauptfunktion und unterteilen Sie diese in Teilfunktionen. Teilen Sie eine der Teilfunktionen weiter bis zur Ebene der Elementarfunktionen auf. 3) HF: DM/DZ wandeln Hauptfunktion: bertragung und Umformung (bersetzung) von Bewegungen, Energie und/oder Krften TF: Lagebestimmung Teilfunktion: zustzliche Funktionen, ohne die das System seine Hauptfunktion nicht erfllen kann. Stoffbertragung (l, 4) Welche Art von (Teil-) Funktionen werden in Wirkflchenpaaren erfllt? Verschlei) WFP sind am Austausch von Energie, Stoff und Information beteiligt Drehrichtung 5) Was verstehen Sie unter dem Prinzip "Trennung der Funktionen"? Jedes Element soll nur eine Funktion erfllen (zB. Zwei Lager fr Festlager, falls die Randbedingungen die Beanspruchbarkeit von einem Lager bersteigt) 6) Wie lautet die Definition fr "Wirkflche"? Feste Oberflchen von Krper oder generalisiert von Flssigkeiten, Gasen oder Feldern, die dauernd oder zeitweise im Kontakt zu einer weiteren Wirkflche stehen und am Energie-Stoff- und Informationsaustausch des technischen Systems beteiligt sind. 7) Wie lautet die Definition fr "Wirkflchenpaar"? Zwei beliebig geformte Flchen, die ganz oder zeitweise in Kontakt stehen und zwischen denen Kraft, Energie und Information bertragen werden. 8) Wie lautet die Definition fr "Leitsttzstruktur"? Volumina von Krpern, Flssigkeiten oder Gasen oder felddurchsetzten Rumen, die genau zwei WFP verbinden und dauernd oder zeitweise eine Leitung von Kraft, Energie, Stoff oder Information zwischen den WFP eines Krpers, Flssigkeit, Gases oder Feldes ermglichen 9) Wie lautet die Definition fr "Tragstruktur"? Menge aller mglichen Leitsttzstrukturen. 10) Wie lautet die Definition fr "Reststruktur"? Volumina, die nie Tragstruktur werden. 11) Wie lautet die Definition fr "Begrenzungsflche"? Oberflchen, die nie WFP werden. 12) Welche Systemgren gibt es? Stoff, Energie und Information 13) Nennen Sie fr jede der Systemgren einige Beispiele. Stoff: bertragung von l, Reibbelge, Abrieb der Kupplungsbelge Energie: kinetische, mechanische, thermische Information: Zentrierung, Ausrcklagerposition, Drehrichtung 14) ber welche Schnittstellen werden Systemgren in ein technisches System und wieder heraus geleitet? ber Wirkflchenpaare 15) Wie werden die Systemgren innerhalb eines technischen Systems geleitet? Durch Leitsttzstrukturen 16) Wie knnen Systemgren gespeichert werden? Stoff: Behlter, Tank Energie: Feder, Lage , Batterie Information: CD, Position eines Zeigers 17) Wie hngen die abstrakte Ebene des Elementenmodells C&CM und die konkrete Ebene der Gestalt eines Bauteils zusammen? Mglichst abstrakt und absolut minimale Funktionsweise um sich nicht von vornherein einzuschrnken. 18) Welche Aggregatszustnde knnen Leitsttzstrukturen besitzen? Fest, Flssig, gasfrmig, Felder (zB. Gravitationsfeld der Erde) 19) Wie erklren Sie Effekte, die mit Feldern zusammenhngen, auf der abstrakten Ebene des Elementmodells C&CM? Ein felddurchsetzter Raum ist eine LSS, seine generalisierte Grenzflche ist eine WF, die mit einer weiteren WF ein WFP bilden kann. Beispiel: Mensch steht auf der Erde (WFP: Fu-Erde) LSS durch Erde zu Erdmittelpunkt (WFP: Erdmittelpunkt- Gravitationsfeld) Gravitationsfeld wirkt auf Mensch (WFP: G.feld Mensch)Technische Systeme 3 Fragenkatalog, August 2009

20) Kann eine Begrenzungsflche zur Wirkflche werden? Wenn ja, wie? Nein per Definition (siehe 7) und 11) ) nie 21) Kann eine Reststruktur zur Leitsttzstruktur werden? Wenn ja, wie? Nein per Definition (siehe 8) und 10) ) nie 22) Kann es vorkommen, dass eine LSS eines technischen Systems niemals mechanisch belastet wird? Ja, laut Definition zB. Stromkabel 23) Kann es vorkommen, dass eine Leitsttzstruktur niemals am Stoff-, Energie- und Informationsaustausch in einem technischen System teilnimmt? Nein, per Definition nicht 24) Muss ein Wirkflchenpaar im dauernden Kontakt stehen? Nein, nur Zeitweise (siehe 7) ) 25) Kann ein Volumenelement eines Krpers mehrere verschiedene Leitsttzstrukturen beinhalten? Ja, zum Beispiel gleichzeitige Beanspruchung durch eine mechanische Kraft und einen Stromfluss 26) Wie hngen Leitsttzstrukturen und Tragstrukturen eines Krpers zusammen? Die TS ist die Menge aller mglichen LSS 27) Warum werden nicht immer alle Reststrukturen eines Krpers whrend dem Fertigungsprozess entfernt? Kosten, Konstruktiv nicht lsbar (...Stichwort: FEM-Optimierung) 28) Welche Schlussart liegt vor, wenn Krfte senkrecht zu den Wirkflchenpaaren bertragen werden? Formschluss 29) Welche Schlussart liegt vor, wenn Krfte parallel zu den Wirkflchenpaaren bertragen werden? Reibkraftschluss (R=*N) 30) Wie erklren Sie die Schlussart in einem Wirkflchenpaar, bei dem die Krfte im 45 - Winkel zum Wirkflchenpaar bertragen werden? Der tangentiale Anteil der Kraft steht weiterhin ber in Abhngigkeit von der Reibkraft R. Er wirkt aber nur mit \2/2 der eingehenden Kraft 31) Wie viele Wirkflchenpaare / Leitsttzstrukturen muss ein technisches System mindestens aufweisen, um eine technische Funktion erfllen zu knnen? 2 WFP, 1 LSS 32) Welche Eigenschaften der Wirkflchenpaare spielen im allgemeinen Fall eine Rolle fr die Funktionserfllung? Abmessungen, Oberflchenqualitt, Oberflchenfeinstruktur, Beschichtungen Kontaktdauer, Struktur, Oberflchenbeschaffeinheit, Abmessungen 33) Was verstehen Sie unter dem Begriff "Hauptflsse" in Verbindung mit Systemgren? Die Systemgren, die in/aus dem Gesamtsystem hinein/hinaus flieen nennt man Hauptflsse 34) Knnen auch mehrere Hauptflsse in einem einzelnen Wirkflchenpaar bertragen werden? Ja, zB. Lappen auf verschrottetem Auto (Kraftfluss, Informationsfluss) 35) Ist ein Wirkflchenpaar auch dann ein Wirkflchenpaar, wenn es zum Zeitpunkt der Betrachtung nicht in Kontakt ist (z.B. Zhne eines Zahnrades, die gerade nicht im Eingriff sind)? Laut Definition (siehe 7) ) Ja 36) Kann eine Kraft an einem Wirkflchenpaar / in einer Leitsttzstruktur enden? Nein der Kraftfluss muss geschlossen sein (Herr Newton meint: Kraft = Gegenkraft) 37) Kann ein Energiefluss in einem Wirkflchenpaar / in einer Leitsttzstruktur enden? Energie kann gespeichert werden, daher ja 38) Kann ein Informationsfluss in einem Wirkflchenpaar / in einer Leitsttzstruktur enden? Ja, Beispiel: Bei einer Bremse kann der Informationsfluss (Drehzahl) in Energie umgewandelt werden. Somit endet der reine Informationsfluss im WFP 39) Kann ein Stofffluss in einem Wirkflchenpaar / in einer Leitsttzstruktur enden? Ja, zum Beispiel Rohr, welches auf der einen Seite abgedichtet ist. 40) ndert sich die technische Funktion eines Systems, wenn eine Reststruktur entfernt wird? Nein, da die RS die technische Funktion logischerweise nicht beeinflusst. 41) ndert sich die technische Funktion eines Systems, wenn eine Begrenzungsflche bearbeitet / verschoben wird? Nein, da sie niemals WF wird und somit nie am Austausch beteiligt sind 42) Welche Eigenschaften muss ein Wirkflchenpaar haben, das zwei Teilsysteme elektrisch isolieren soll? Es darf keine elektrische Energie bertragen 43) Erklren Sie den Effekt "Coulomb'sche Reibung" mit Hilfe des Elementmodells C&CM an einem Beispiel. Er basiert auf mikroskopischer Ebene aus endlich vielen, kleinen, formschlssigen WFP, die Kraft bertragen. Funktionskontakt wird verschoben

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44) Erklren Sie den Keileffekt mit Hilfe des Elementmodells C&CM an einem Beispiel.Beispiel: Freilaufkupplung (richtungsbettigte Klemmkrperkupplung) Rolle wird in einen Keil zwischen Auen und Innenring gezogen, WFP zwischen Rolle und Ringen, LSS durch Rolle. 45) Erklren Sie den physikalischen Effekt "thermische Ausdehnung" mit Hilfe des Elementmodells C&CM an einem Beispiel. Der Energiefluss wird in kinetische Energie der Atome umgewandelt, wodurch es zur Ausdehnung des Systems kommt. Wirkflchen werden verschoben 46) Erklren Sie "Verschlei" mit Hilfe des Elementmodells C&CM an einem Beispiel. Beispiel: Abrasiver Verschlei harte Teilchen knnen in die Randschicht eines Reibungspartners eindringen (WFP), wodurch es zu Ritzungen und Mikrozerspanungen kommt (Durch Energiefluss(Kraft,Moment) und Reibung). Vernderung von WF und LSS 47) Welche Manahmen in den Wirkflchenpaaren / Leitsttzstrukturen kann man treffen, um Verschlei zu vermindern? WFP hinzufgen, WFP entfernen, Eigenschaften der WFP/LSS ndern 48) Erklren Sie "Korrosion" mit Hilfe des Elementmodells C&CM Im WFP werden Elektroren ausgetauscht (Oxidation/Reduktion), und dadurch die Eigenschaften der betreffenden LS/WFPs gendert. 49) Welche Manahmen in den Wirkflchenpaaren / Leitsttzstrukturen kann man treffen, um Korrosion zu vermeiden? Oberflche beschichten, Eigenschaften WFP/LSS ndern 50) Erklren Sie die Teilfunktion "dichten" mit Hilfe des Elementmodells C&CM Eine oder mehrere LSS mit mindestens 2 WFP werden hinzugefgt (oder die bestehende Gestalt der LSS/WFP wird gendert), um einen Stofffluss zu verhindern 51) Wie funktioniert eine berhrungsfreie Dichtung? Benutzen Sie zur Erklrung das Elementmodell C&CM. In der Praxis ist eine berhrungsfreie Dichtung ein dnner Spalt (zB Labyrinthdichtung), welcher aufgrund von Kapillarwirkung der Oberflche, flssige Stoffe im System hlt. Des Weiteren knnen Spne etc. diesen Spalt verstopfen, wodurch eine weitere (nicht mehr Berhrungsfrei!) Dichtwirkung entsteht. 52) Wie viele Wirkflchenpaare bildet ein Radialwellendichtring mit seiner Umgebung? Fnf Radial Oben/ Unten auf Welle und Axial auf Schulter und zB. Sicherungsring fr Lage und ein weiteres fr die Dichtungfunktion (Keileffekt!) 53) Welche grundstzlichen nderungen an einem technischen System sind mglich (erklren Sie diese Frage mit Hilfe von Wirkflchenpaaren und Leitsttzstrukturen). Geplante nderungen (hinzufgen/entfernen WFP/LSS) unvorhergesehene nderung (wegfallen eines WFP) Es kommen WFPs hinzu, werden verndert und entfernt 54) Was mssen Sie bei der Dimensionierung von Wirkflchenpaaren beachten, wenn diese parallel / in Serie angeordnet sind? Sie drfen sich nicht behindern und sich nicht gegenseitig in ihrer Funktion beeintrchtigen 55) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "Urformen" mit Hilfe des Elementmodells C&CM. Aus LSS und stndig wechselnden WF wird eine LSS mit definierten WF geformt ( bspl: Schmelze+Oberflche ) Aus formlosen Stoff wird ein Krper gefertigt, d. d. Tragstruktur (Idealgestalt) mgl. nahe kommt 56) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "Umformen" mit Hilfe des Elementmodells C&CM Schaffen neuer WFP, ndern bestehender WFP 57) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "Fgen" mit Hilfe des Elementmodells C&CM. Es kann(muss aber nicht) eine zustzliche LSS und 2 WFP durch ein Zwischenstoff hinzugefgt werden. Ansonsten wird nur ein neues WFP erzeugt 58) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "Trennen" mit Hilfe des Elementmodells C&CM. Alte WFP oder Begrenzungsflchen werden abgetragen neue WFP werden erzeugt. 59) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "Beschichten" mit Hilfe des Elementmodells C&CM. Hinzufgen einer neuen LSS/zwei WFP, um das WFP Umwelt/Stoff mit der Funktion zerstren auszugrenzen. 60) Erklren Sie das Fertigungsverfahren "ndern der Materialeigenschaften" mit Hilfe des Elementmodells C&CM Die LSS werden gendert, Teilweise werden auch die Oberflchen (WFP) gendert. 61) Wie lsst sich das (optische) Design eines Systems mit Hilfe des Elementmodells C&CM erklren? WFP: Auge des Betrachers / Oberflche Information: Ich sehe gut aus 62) Wo sind die Wirkflchenpaare eines Elektromagneten und welche Teilfunktion wird darin jeweils erfllt? Stromkabel: Energiefluss, Information (an/aus) Unterseite des Magneten: Energiefluss in Form von Feldlinien

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zweistufigen Stirnradgetriebe. Erklren Sie fr alle Wirkflchenpaare die Funktion und unterscheiden Sie dabei den jeweiligen Hauptfluss der jeweiligen Systemgren (Stoff, Energie und Information). [...] WFP zwischen Zahnrdern, Schaltmuffen, Passfedern, Keilwellen etc. 64) Wie viele Wirkflchenpaare sind bei einer Passfeder jeweils gleichzeitig im Eingriff? Beschreiben Sie deren jeweilige Funktion Welle-Passfeder (Drehomoment durch Formschluss bertragen) Nutwand/Passfederwand (Lageinformation) Passfeder/Nabe (Drehmoment bertragen) 65) Wie viele Wirkflchenpaare sind bei einer Keilwellenverbindung (n Zhne) jeweils gleichzeitig im Eingriff, wenn Sie von einem unendlich starren System ausgehen und Fertigungsungenauigkeiten bercksichtigen? In der Theorie lediglich ein WFP (Eindeutigkeit, Mikroskopische Spalte zwischen den anderen Zhnen) theoretisch mehr. 66) Wie viele Wirkflchenpaare sind bei einer realen Keilwellenverbindung jeweils gleichzeitig im Eingriff =< n, da aufgrund von Reibung, Druck etc. die Oberflchen eingeebnet werden knnen, bis am Ende theoretisch alle WFP im Eingriff stehen. 67) Welche Eigenschaft der Leitsttzstruktur ist fr diesen Unterschied (siehe die beiden letzten Fragen) verantwortlich? Elastizitt, Oberflchengte, Fertigungsungenauigkeiten 68) Erklren Sie mit Hilfe von Wirkflchenpaaren und Leitsttzstrukturen, wie viele Passfedern Sie in einer Welle-Nabe-Verbindung hchstens einsetzen sollten und warum. Aufgrund der Eindeutigkeit maximal eine. In der Praxis maximal zwei, da eine lange weniger trgt. 69) Skizzieren Sie den Kraftfluss in einem (abstrahierten) Gabelstapler, der ein Gewicht transportiert. Denken Sie dabei daran, dass der Kraftfluss nirgends anfangen oder enden darf, sondern stets geschlossen sein muss, wenn Sie die Systemgrenze gengend aufweiten. Kiste Gabeln, Gabeln Gabelstapler, Gabelstapler Boden, Boden Erdmittelpunkt, Erdmittelpunkt Gravitation, Gravitation Kiste [...] 70) Formulieren Sie die Hauptfunktion fr eine Computertastatur. Information wandeln und bertragen 71) Skizzieren Sie den Informationsfluss bei einer Computertastatur mit Hilfe von Wirkflchenpaaren und Leitsttzstrukturen von der Taste bis zum Stecker (Sie drfen fr komplexe Teilsysteme Black-Box- Darstellungen whlen). Gehirn Finger, Finger Taste, Taste Computer, Computer - Software 72) Erweitern Sie bei der Betrachtung der Computertastatur die Systemgre so weit bis der Kraftfluss geschlossen ist Finger Taste, Taste Tastatur, Tastatur Tisch, Tisch Boden, Boden Stuhl, Stuhl Mensch, Mensch Finger 73) Erweitern Sie bei der Betrachtung der Computertastatur die Systemgre so weit bis der Informationsfluss geschlossen ist. Software Bildschirm, Bildschirm Auge, Auge Gehirn 74) Nennen Sie denkbare Alternativen fr eine Computertastatur, welche die gleiche Gesamtfunktion erfllen, aber auf einem anderen Prinzip beruhen. Arbeiten Sie Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme heraus und versuchen Sie zu begrnden, weshalb (fast) jeder PC eine Tastatur besitzt. Spracherkennung. +Praktisch, +sauber, +man kann die Hnde andersweitig einsetzen, -Laut, -nur gngige Worte erkennbar, - nicht flexibel => Tastatur = besser 75) Welche Kontaktarten knnen in einem Wirkflchenpaar vorkommen? Punktkontakt, Linienkontakt, Flchenkontakt Oder Schlussarten (Stoffschluss, Formschluss, Kraftschluss) 76) Wie unterscheiden sich innere und uere Wirkflchenpaare eines technischen Systems? ueres WFP = Kontakt Bleistiftmine mit Papieroberflche (In Interaktion zwischen Systemen) Inneres WFP = Kontakt Bleistiftmine mit Fhrung in Stift. (im System) 77) Wie viele (innere / uere) Wirkflchenpaare muss eine Welle - Nabe- Verbindung mindestens aufweisen? Auen: WNV WFP (Info), WFP ( Seitlich) Kraft Innen: Mglichst keine

63) Erstellen Sie eine abstrakte Skizze der Wirkflchenpaare und Leitsttzstrukturen in einem

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78) Wie viele (innere / uere) Wirkflchenpaare muss eine Wellenkupplung mindestens aufweisen?Mindestens 2 uere: Welle 1 Kupplungshlfte links Kupplungshlfte recht Welle 2 Mindestens 1 inneres: Kupplungshlfte links Kupplungshlfte Rechts 79) Wie viele (innere / uere) Wirkflchenpaare muss ein Getriebe mindestens aufweisen? uere: mindestens 1 (bei direkt auf Welle gefrsten Zahnrdern) Innere: in diesem Fall keines auf makroskopischer Ebene 80) Wie viele (innere / uere) Wirkflchenpaare muss ein Lager mindestens aufweisen? uere: zwei Innenring-Welle, Auenring Gehuse Innere: mindestens ein bei einem Trockenen Gleitlager bei Wlzlager mindestens zwei (Innenring Wlzkrper, Wlzkrper Auenring) 81) Wie viele (innere / uere) Wirkflchenpaare muss eine Lagerung mindestens aufweisen? Bei FLL: uere: sechs Loslager = 2 (Gehuse, Welle), Festlager = 4 (Gehuse, Welle, axial 2x) Innere: Siehe 80) 82) Wie ist die grundstzliche Vorgehensweise bei der Dimensionierung technischer Systeme? (Erklren Sie Ihre Antwort mit Hilfe des Elementmodells C&CM). Abstraktes C&CM-Modell erstellen, WFPs und LSS und deren Anforderungen definieren, Materialien und Details berechenen/aussuchen 83) Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Automobils, indem Sie nur die ueren Wirkflchenpaare beschreiben und die Funktionen und Eigenschaften der inneren Wirkflchenpaare in die Eigenschaften der abstrakten Gesamt-Leitsttzstruktur des Fahrzeugs zusammenfassen Reifen Boden, Luft Aerodynamik des Autos. bertragung der Leistung von Auto auf Boden (Leistung aus Motor, aber dies ist ein inneres WFP). Hauptfunktion: von A nach B, Nebenfunktion: Abtrieb 84) Beschreiben Sie in gleicher Weise die Funktionsweise eines Fahrrads ( / eines Bootes / eines Flugzeugs/ ...) und arbeiten Sie die wesentlichen Unterschiede heraus. ZB. Fahrrad: Reifen Boden (hnlich Auto), Flugzeug: Luft Flgel, Boot: Bootsrumpf Wasser 85) Wirkflchenpaare und Leitsttzstrukturen knnen mit verschiedenen "Auflsungsgraden" betrachtet werden. Erklren Sie dies an Hand des Wirkflchenpaars zwischen zwei Zahnrdern. Makroskopisch: ein WFP zwischen den Zhnen (bzw. eventuell ein weiteres WFP fr die Lage auf der Rckseite der Zhne) Mikroskopisch: Oberflchenrauheiten mehrere WFPs 86) Wie finden Sie heraus, welcher der beschriebenen Auflsungsgrade fr Ihre spezielle Aufgabe der richtige ist? Aus der Aufgabenstellung fr Funktionserfllung 87) Was ndert sich in der Betrachtung des Wirkflchenpaars zwischen Schraubenkopf und Platte, wenn Sie die Auflsung der Betrachtung vergrern? Welcher Effekt lsst sich damit zustzlich betrachten? Stichwort: Setzen auf mikroskopischer Ebene sieht man Oberflchenrauheiten, welche durch das Anziehen einer Schraube eingeebnet werden, wodurch Setzkraftverluste auftreten. 88) Nennen Sie Unterschiede der Eigenschaften von Wirkflchenpaaren fr die jeweiligen Kombinationen von mglichen Aggregatszustnden. Fest: Normal und Schubkrfte knnen bertragen werden Flssig: Nur Normalkrfte Stark viskos: Normal und Schubkrfte knnen mit Einschrnkungen bertragen werden. 89) Welche speziellen Eigenschaften haben Wirkflchenpaare, bei denen mindestens eine der Wirkflchen nicht aus einem festen Krper besteht? - Strkere Dmpfung - Reduzierung von Reibwerten - Mglichkeit zum Wrmetransport/-verteilung 90) Weshalb knnen Sie keine sinnvollen Toleranzen und Oberflchenspezifikationen fr eine Wirkflche angeben, wenn Sie nicht wissen, mit welcher zweiten Wirkflche diese ein Wirkflchenpaar bildet? Eine Passung und deren Eigenschaften entstehen erst in Verbindung mit zwei Oberflchenangaben. 91) Erklren Sie physikalische Phasenbergnge mit Hilfe des Elementmodells C&CM. Bauteil wird geschmolzen: Alte WF verschwinden, neue WF entstehen, LSS kann sich verndern. Dichte und Volumen ndern sich: Eigenschaften der LSS und WF ndern sich

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Systems funktioniert. Man fhrt eine zustzliche Fluid-LSS ein, um Reibung zu minimieren, da Fest-Fluid an dem WFP andere Eigenschaften hat, als Fest-Fest 93) Welcher wesentliche Unterschied besteht in den Wirkflchenpaaren einer Stirnradpaarung und einer Schneckenradpaarung? Stirnradpaarung: Reines Abrollen der Verzahnung (Evolventen) Schneckenradpaarung: Zustzlich eine Relativbewegung im WFP 94) Welche Schlussart muss in den Wirkflchenpaaren eines technischen Systems vorliegen, wenn kein Schlupf auftreten darf? Formschluss/Stoffschluss 95) Welche Eigenschaft einer Leitsttzstruktur sorgt dafr, dass ein Schwungrad seine Funktion erfllen kann? Dmpfende Wirkung, welche die Dynamik im System verndert 96) Ein Bauteil bricht, weil eine Kerbe direkt in der Leitsttzstruktur liegt. Welche Mglichkeiten sehen Sie dieses Bauteil zu optimieren? (Nennen Sie mindestens fnf grundstzlich unterschiedliche Vorgehensweisen und beziehen Sie sich auf das Elementmodell C&CM). - Grerer Kerbradius - Bauteilgeometrie ndern - Entlastungskerben - Qualitt steigern - Werkstoff ndern - Rand weicher machen (entkohlen) => Werkstoff passt sich der Kerbform an 97) Nennen Sie mgliche Schadensarten eines Wlzlagers und erklren Sie, was dabei in den jeweils geschdigten Wirkflchenpaaren / Leitsttzstrukturen passiert. - Druckpolierte Laufspur - Laufspur mit Oberflchenverschlei - Micropittings/Graufleckigkeit - Fressverschlei (mangelnde Schmierstoffversorgung)

92) Erklren Sie mit Hilfe des Elementmodells C&CM, wie die Schmierung eines technischen

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K. 4.5.2 Werkzeuge zur Visualisierung1) Wie wird ein 30 Winkel ohne technische Hilfsmittel konstruiert? Zwei Strich im 90 Winkel zeichnen, um Schnittpunkt einen Kreis mit Radius r. Um Schnittpunkt mit einem der Linien den selben Radius r ziehen. Durch Schnittpunkt mit dem ersten Kreis und Schnittpunkt der Ecken eine Gerade ziehen (90 Winkel wird gedrittelt) 2) Wie wird ein 22,5 Winkel ohne technische Hilfsmittel konstruiert? Geodreieck FTW! 3) Wie wird ein 15 Winkel ohne technische Hilfsmittel konstruiert? Siehe 1) und dann um Schnittpunkt des 30 Winkels Kreis Ziehen, Schnittpunkte mit den Schenkeln ebenfalls zwei Kreise gleichen Radius ziehen => 30 = 15 /2 4) Welche grundstzlichen Arbeitstechniken gibt es bei der Erstellung von technischen Formen? Grundformen anordnen und verbinden, Reihen von Grundkrpern, Umformen und verzerren, Material abtragen 5) Kennen sie ein Beispiel fr "Material abtragen"? Frsen, Spanen 6) Kennen sie ein Beispiel fr "Reihen von Grundkrpern" Zum Beispiel: Welle (in CAD mehrere Kreise extrudieren) 7) Kennen sie ein Beispiel fr "Umformen und verzerren" Tiefziehen 8) Was ist die Grundlage jeder Ellipsenkonstruktion? Parallelogramm 9) In was unterscheiden sich die unterschiedlichen Ellipsenkonstruktionen? - Gre der Kreise - - 1/16 - Methode - 40% Methode 10) Nenne und erlutern Sie 2 Ellipsenkonstruktion - 1/16- Methode: Einteilen des Parallelogramms in 1/16 - 40%-Methode: Diagonalen und Halbierende einzeichnen, bei 40% ebenfalls Markierung setzen 11) Welche Projektionsarten gibt es? Axonometrisch: Isometrische Projektion, Dimetrische Projektion, Kabinett-Projektion, Kavalier-Projektion Zentralprojektion: Ein/Zwei/Drei-Fluchtpunktperspektive Orthogonale Darstellung (Normalprojektion) 12) Erlutern Sie die unterschiedlichen Projektionsarten. Parallel: jeder Punkt, der gezeichnet wird, geht von einem andern Punkt aus Zentral: Jeder Punkt, der gezeichnet wird, geht von einem Zentrum aus 13) Welche Projektionsart wird in technischen Zeichnungen verwendet? Parallelprojektion, da sie eine magerechte Abbildung liefert. 14) Was ist die Klappregel? Ein Krper wird von allen Seiten in 2D betrachtet, allerdings kann man ihn so zusammenlegen, dass er wieder 3D erscheint (Blaupausen) 15) Nennen Sie mindestens 3 axonometrische Projektionen und ihre Merkmale. Warum werden techn. Zeichnungen nicht in 3-dimensionaler Ansicht dargestellt? Dimetrische Projektion: 1:1:1/2 7 /42 Isometrische Projektion: 1:1:1 30/30 Kavalier: 1:1:1 0 /45 Kabinett: 1:1:1/2 0 /45 In technischen Zeichnungen wird groen Wert auf korrekte Winkel und Lngen gelegt, welche in einer 3D ansicht verzehrt werden. 16) Welche Konkretisierungsstufen gibt es im Konstruktionsprozess? Idee => Skizze => technische Zeichnung => Modell => Prototyp => Serienmodell 17) In was unterscheiden sich die Konkretisierungsstufen im Konstruktionsprozess? Steigende Kosten/sinkende Abstraktion 18) Erlutern Sie genau die Lage des Blattes, die Krper- und Stifthaltung beim Ziehen einer geraden Linie. 1.Papier so drehen, dass die Gerade in Richtung Nase gezogen werden kann 2.Stift am langen Ende halten 3.Krper anspannen, Luft anhalten 4.Bewegung nur aus Oberarm 19) Wie wird die Geradheit einer Linie bestimmt? Geringster Abstand von zwei tangierenden parallelen Linien um die krumme Linie. 20) Was muss beim Halbieren einer Strecke beachtet werden? Mglichst von oben drauf schauen, da die Perspektive verzerrt.

Werkzeuge zur Visualisierung

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21) Geben sie die Anzahl der Ansichten an die bentigt werden, um einen technischen Krper vollstndig darzustellen. Drei (Vorne, Seite, Oben) 22) Was ist eine Stckliste? Auflistung der einzelnen Bauteile einer Baugruppe 23) Welche Bedeutung hat die Stckliste? berblick ber Kosten, Planung und Logistik 24) Wie lautet die Definition eines Schnittes? Bei Normalschnitten an Grundkrpern verlaufen die Schnittebenen entweder senkrecht zu zwei Projektionsebenen oder senkrecht zu einer Projektionsebene und zu einer anderen geneigt. Diese verndern den Krper je nach ihrer Grundform und der Lage der Schntitebenen. 25) Welche Schnittdarstellungsarten gibt es? Vollschnitt: Schnitt durch den gesamten Krper Halbschnitt: Hlfte geschnitten, andere Hlfte umlaufend Ausbruch: Ausgebrochene Stelle Mehrebenenschnitt: Verdeckte Details aus verschiedenen Ebenen werden gleichzeitig dargestellt 26) Skizzieren Sie einen techn. Krper in 3 verschiedenen Schnittdarstellungsarten

27) Nennen Sie die Vorteile der Schnittdarstellung? Details erkennbar / besseres Vorstellvermgen mit Umlaufkanten ohne Schnitt => Anwendungsbezogen 28) Welche Bauteile werden nicht geschnitten? Wellen, Rippen, Elemente ohne Hohlrume, versteckte Einschnitte 29) Welche zeichnerischen Vereinfachungen sind bei der Schnittdarstellung zulssig? Regelmig sich wiederholende Formelente eines Teiles mssen nur so oft dargestellt werden, wie es zur eindeutigen Bestimmung notwendig ist 30) Mit was muss der Schnittverlauf kenntlich gemacht werden? Beginn, Ende und Richtungsnderung als breite Strichpunktlinie, Schnittverlauf durch Grobuchstabenfolge von A, B, C, D... 31) Welches Merkmal hat eine geschnittene Flche? 45 Schraffur (Parallel = Metall, kreuzt = Kunststoff), horizontal = Naturstoffe, Ausgefllt = NE-Metalle 32) Auf was ist zu achten, wenn mehrere Krper geschnitten werden? Individuelle Schraffur (Richtung, Abstand der Linien) whlen 33) Wie werden schmale Schnittflchen dargestellt? Abstand der Schraffierungsstriche kleiner/Eventuell komplett schwarz 34) Wie werden groe Schnittflchen dargestellt? Abstand der Schraffierungslinien grer 35) Wie werden Auen- und Innengewinde in einer technischen Zeichnung dargestellt? Auengewinde: Doppelstrich bei Seitenansicht (Kein Schnitt!) (i))/ Dreiviertels-Kreis innen bei Draufsicht (ii)) Innengewinde: Doppelstrich mit Schraffur bei Seitenansicht(Schnitt!) (iii))/ Dreiviertels-Kreis auen bei Draufsicht (iv))

36) Wie werden Gewinde in technischen Zeichnungen bemat? Ein Gewinde wird nicht bemat. Sie werden lediglich mit zB. M8 festgelegt die genauen Mae sind dann Normtabellen zu entnehmen. Nur die Lnge des Gewindes wird normal als Lnge bemat. 37) Stellen Sie eine normgerechte Schrauben-Mutter-Verbindung, die zwei Platten verspannt, dar.


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38) Stellen Sie eine normgerechte Einschraubverbindung dar.

39) Skizzieren Sie eine Durchsteckverbindung. Siehe 37) 40) Skizzieren Sie eine Aufschraubverbindung.

41) Skizzieren Sie eine Einschraubverbindung mit Stiftschraube.

Stiftschraube = Schraube ohne Kopf! 42) Skizzieren Sie eine Wellenmutter mit Welle und Sicherungsblech im Einbauzustand.

43) Erklren sie die Skizze der Wellenmutter mit Welle und Sicherungsblech! Die Wellenmutter kann eine Vorspannkraft oder einen Abstand einstellen (zB. Angestellte Lagerung/ Kegelrder) hierfr wird sie auf ein Gewinde auf der Welle gesetzt. Darunter liegt der Sicherungsring, welcher aus vielen kleinen Auenblechen und einem Innenblech besteht. Das Innenblech hlt den Sicherungsring auf der Welle in der Nut in Position, und eines der Auenbleche wird in eine Nut auf der Wellenmutter gebogen. Durch eine Unterlegscheibe wird verhindert, dass der Sicherungsring in den Freistich rutschen kann. Dadurch wird die Wellenmutter in Position gehalten. 44) Was ist die Maxime bei Gewinden, die interagieren? Gleiche Steigung, gleiche Gewinderichten (RH/LH) 45) Warum wird das Gewinde der Wellenmutter dargestellt? Damit man sieht, dass das Sicherungsblech in die Nut auf der Welle eingreift, muss hier ein Ausbruch sein. Dadurch sieht man das Gewinde der Wellenmutter. 46) Erklren sie die unterschiedlichen Dorne des Sicherungsblechs Innen und Auen! Innen: Fixierung des Sicherungsbleches in Position auf der Welle Auen: Fixierung der Mutter am Sicherungsblech 47) Skizzieren Sie ein Stirnradpaar in einer Seitenansicht geschnitten.


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48) Skizzieren Sie eine Passfederverbindung!

(Rundung an Passfeder durch Strichpunktlinie angedeutet => Fertigungsoptimiert) 49) Begrnden sie das Kopfspiel! Ohne Kopfspiel htte man eine Doppelpassung. Somit wird die Zentrierung des Bauteils auf der Welle nur durch die Flankenpressung vorgegeben 50) Wie werden Passfedern fertigungsgerecht bemat? DIN => Gar nicht! 51) Wie werden deren Nuten auf z.B. der Welle fertigungsgerecht bemat? Axiale Lage auf der Welle, Breite von Halbkreismittelpunkt zu Halbkreismittelpunkt, Tiefe, Radius. 52) Skizzieren Sie eine Keilwellenverbindung, die flankenzentriert ist.

53) Skizzieren Sie eine Keilwellenverbindung, die innenzentriert ist.

54) Zeichnen sie flankenzentrierte und innenzentrierte Keilwellenverbindung in der Seitenansicht und errtern sie die Unterschiede. Siehe 52)/53) (aber keine Seitenansicht!) Innenzentrierung: Rundlauf wird gesteigert, Traganteil > 0.75 Flankenzentrierung: Verdrehspiel wird gesenkt, Traganteil > 0,9 55) Wie werden Keilwellenverbindungen fertigungsgerecht bemat? Lnge, Profil mit AxBxC A=Keilzahl B=Innendurchmesser C=Auendurchmesser 56) Skizzieren Sie die Verzahnung eines Schneckengetriebes!


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57) Skizzieren Sie drei unterschiedliche berhrungsfreie Dichtungen! (z.B. Spalt-, Labyrinthdichtung und Lamellenringe)

58) Skizzieren Sie drei unterschiedliche berhrende Dichtungen! (z.B. Filzring, RadialWellendichtring, Nilos)

59) Wie werden Rillen- und Schrgkugellager in technischen Zeichnungen dargestellt? Geschnittener Innen und Auenring inkl. Umlaufkanten des Auenrings, Kugel mit + 60) Wie werden Zylinder- und Kegelrollenlager in technischen Zeichnungen dargestellt? Geschnittener Innen und Auenring inkl. Umlaufkanten des Auenrings, Zylinder/Kegel mit Strichpunktlinie fr Rotationskrper 61) Wie werden axiale Lager in technischen Zeichnungen dargestellt? Wellenschulterring und Gehusering separiert zeichnen. Gehusering mit Umlaufkanten darf nicht auf Welle aufliegen. Kugel mit + 62) Was ist bei axialen Lagern zu beachten? Ein Axiales Lager muss so fixiert sein, dass es zum einen eine Axiale Kraft aufnehmen kann, zum anderen aber auch nicht auseinander fllt. Zweiteres muss konstruktiv gelst werden. Auerdem muss der Innendurchmesser der Ringe unterschiedlich sein, um den Rundlauf zu gewhrleisten. 63) Welche Arten von Bemaung kennen sie? Funktionsbezogen, fertigungsbezogen, prfbezogen 64) Was ist funktionsbezogene Bemaung? Eine funktionsbezogene Bemaung liegt vor, wenn die Auswahl, Eintragung und Tolerierung der Mae nach den Gesichtspunkten des funktionellen und reibungslosen Zusammenwirkens aller Teile eines Erzeugnisses vorgenommen wird. 65) Skizzieren sie eine Platte mit zwei Bohrungen und bemaen sie diese funktionsbezogen! Skizze 65) !!!! 66) Was ist fertigungsbezogene Bemaung? Eine fertigungsbezogene Bemaung hngt von den jeweils vorgesehenen Fertigungsverfahren ab, z.B. spanend/Spanlos. Hierbei sind die fr die Fertigung bentigten Mae aus der funktionsbezogenen Maeintragung berechnet und in die Zeichnung eingetragen unter Bercksichtung fertigungsgerechter Toleranzen 67) Skizzieren sie eine Platte mit zwei Bohrungen und bemaen sie diese fertigungsbezogen! Skizze 67) !!!! 68) Was ist prfbezogene Bemaung? Die Prfbzeogene Maeintragung liegt vor, wenn die Mae und Matoleranzen fr die vorgesehene Prfung eingetragen sind. 69) Skizzieren sie eine Platte mit zwei Bohrungen und bemaen sie diese prfbezogen! Skizze 69) !!!! 70) Nach welchen Gesichtpunkten erfolgt die Maeintragung? - bersichtlich, so wenig wie Mglich - Der Leser soll die Mae vorgegeben bekommen, wie er sie bentigt - keine doppelte Bemaung - Reine Zahlenwerten 71) Welcher Grundsatz gilt bei der Maeintragung? Eindeutigkeit 72) Nennen und skizzieren Sie die grundstzlichen Elemente der Maeintragung. Malinie (Gerade = Abstand, Rund = Radius), Mapfeile (15 Winkel-Pfeile an der Spitze), Mahilfslinien (begrenzen das Ma), Mazahlen (in mm), Oberflchensymbole 73) Aus welcher Richtung mssen alle Maangaben lesbar sein? Von unten oder von rechts Werkzeuge zur Visualisierung 13 Fragenkatalog, August 2009

74) Wie werden Freistiche bemat? Din509 E, F, G ... (Je nach Form des Freistiches) 75) Welchen Sinn haben Freistiche? Eindeutiges Definieren der WFP, da eine Maschine keine 100% perfekten rechten Winkel fertigen kann. 76) Erlutern Sie die Zeichenfolge DIN 509 F1 x 0,2 Welche Mglichkeiten gibt es Innenfasen und Auenfasen zu bemaen? (Skizze)

DIN 509 = Norm F = Freistich-Norm F 1 = Radius r = 1mm (zweimal der gleiche Radius) 0,2 = Tiefe T = 0,2mm 77) Welchen Zweck erfllen Zentrierbohrungen? Zentrierbohrungen sind zum Vorbohren/Anbohren fr die eigentliche Bohrung. Diese ist dann genau zentriert => Lage-Information 78) Wie werden Radien bemat? R4 : Radius mit r=4mm, Pfeil auf den Teilkreis. 79) Wie werden Kugelformen bemat? Mapfeil fr Durchmesserangabe Auf Mapfeil: S30 : Kugel mit Durchmesser 30mm Radienpfeil fr Radiusangabe: Auf Radienpfeil: SR30: Teilkugel mit Radius 30mm 80) Wie werden Schlsselweiten angegeben? Mit DIN-Norm (Nenndurchmesser d des Gewindes und Schlsselweite s bei Sechskantmutter)

81) Wie werden quadratische Formen bemat? Grafisches Symbol vorstellen und auf Mapfeil schreiben: 25 : Quadrat mit Seitenbreite 25mm 82) Fr welche Fasen und Senkungen ist eine vereinfachte Bemaung zulssig und wie ist diese auszufhren? zB. Nur bei 45 -Phasen. ZB: 1x45 1mm lang, 45 : Phase. Pfeil auf Phase Andere Winkel werden mit Malinien und Hilfslinien eingetragen. 83) Wann kann eine Passfedernut vereinfacht dargestellt und bemat werden? Bei Nuten und Langlchern von Oben gengt die Angabe von Breite und Lnge 84) Wie erfolgt die Maeintragung bei dicht bereinander liegenden Malinien? Auenliegende Mapfeile, Mazahlen ebenfalls auerhalb. 85) Wie wird die Dicke eines Werkstckes beim Fehlen einer zweiten Ansicht angegeben? Mit der Materialstrke 86) Wie werden Neigungen in technischen Zeichnungen bemat? Neigung = Einseitige Querschnittsnderung Eingangsma, Ausgangsma, Breite, Winkel der Neigung Oder Steigungsdreieck vor zB 1:6 (10mm Steigung auf 60mm Lnge) dann Pfeil auf geneigte Flche eintragen. 87) Welche unterschiedlichen Mglichkeiten gibt es bei der Bemaung eines Kegels? - Anfangsradius, Endradius, Lnge - Steigung in 1:5 (5mm Radiusnderung (10mm Durchschnittsnderung) auf 50mm Lnge) und dies mit einem Kegelsymbol auf Pfeil auf geneigte Flche 88) Was ist in allen technischen Zeichnungen auszufllen? Schriftfeld 89) Welchen Zweck hat der linke Block im Informationsblock jeder Zeichnung? Eintragung des jeweiligen Zustands mit Datum und Name 90) Wie werden kleinere nderungen in einer Zeichnung vermerkt? Im Schriftfeld auf der Linken Seite unter nderung 91) Was ist ein Zeichnungssatz? Definiert die Randbedingungen vorneweg (zB. Perspektive, berbegriff, etc.)


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92) Welche Informationen werden in einen Arbeitsplan und welche in einen Montageplan eingetragen? Arbeitsplan: Alle Ttigkeiten, die zur Herstellung eines Teils/Baugruppe erforderlich sind Montageplan: Alle Ttigkeiten, die zur Montage eines Teils/Baugruppe erforderlich sind 93) Wie wird eine Klauenkupplung in einer technischen Zeichnung dargestellt?

94) Wie wird eine Fliehkraftkupplung in einer technischen Zeichnung realisiert?

95) Zeichnen sie eine Rutschkupplung in einer technischen Darstellung.

96) Erklren sie mit Hilfe der Wirkflchenpaarskizze die Funktion eines technischen Bauteils. 97) Zeichnen sie ein 6 Gang Handschaltgetriebe mit Vorgelegewelle. Bisschen zu viel 98) Zeichnen sie ein Differentialgetriebe. Bisschen zu viel 99) Zeichnen sie ein Getriebe bestehend aus 90 Winkelgetriebe und anschlieendem Planetengetriebe. Bisschen zu viel


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K. 4.9 Gestaltung1) Was sind die Grundregeln der Gestaltung? Eindeutig, einfach, sicher 2) Welche Arten von Sicherheitstechnik gibt es? Hinweisend, Mittelbar, Unmittelbar 3) Erlutern Sie die unterschiedlichen Arten der Sicherheitstechnik am Beispiel einer Kurve, die mit einem zu engen Radius konstruiert wurde. Hinweisend: Schild = Enge Kurve Mittelbar: Leitplanke = Schadensbegrenzung Unmittelbar: Kurve breiter machen, Radius vergrern, Steilkurve: Auch der dmmste berlebt es (Achtung: Die Funktion muss erhalten bleiben! Die Kurve gerade machen ist nicht korrekt!) 4) Nennen Sie die drei Stufen (nach Wirksamkeit gestaffelt) der Sicherheitstechnik. Unmittelbar => Mittelbar => Hinweisend 5) Nennen Sie je zwei Beispiele fr die Stufen der Sicherheitstechnik! Unmittelbar: Gefahrenquelle entfernen (Papiermesserabdeckung, Pizza in Thermobox backen) Mittelbar: Schadensbegrenzung (Helm, Leitplanke, Sicherheitsbrille) Hinweisend: Schilder, besserwisser-Vorarbeiter. 6) Was sind Gestaltungsprinzipien? Gestaltungsprinzipien sind Konstruktionsstrategien: - Prinzip der Kraft und Energieleitung - Kraftflussgerechte Gestaltung - Direkte und Kurze Kraftleitung - Abgestimmte Verformung - Kraftausgleich - Selbsthilfe - Aufgabenteilung - Stabilitt 7) Was sind Gestaltungsrichtlinien? Sie ergeben sich aus den Grundregeln der Gestaltung und den Gestaltungsprinzipien. Sie beziehen sich auf Fertigungsverfahren und Restriktionen. Des weiteren sind Gebrauchsrichtlinien wie Ergonomie zu bercksichtigen. 8) Nennen Sie fnf Gestaltungsrichtlinien. Konstruktionsbezogen: Funktionsgerecht, Festigkeitsauslegung, geometrische Gestaltung der Wirkflchen Fertigungsbezogen: Fertigungsverfahrengerecht, Qualittssicherungsgerecht, Urformgerecht, Umformgerecht Gebrauchsbezogen: Ergonomiegerecht. 9) Welche Restriktionen beeinflussen die Idealgestalt? Werkstoff, Umwelt, Fertigung und Wirtschaftlichkeit 10) Was bedeutet werkstoffgerechte Gestaltung? Wahl der Werkstoffe bestimmt neben Form der LSS und WF magebend die Funktion. 11) Nennen Sie drei Werkstoffklassen. Metall, Polymere, Keramiken (Glas), Verbundstoffe 12) Was bedeutet fertigungsgerechte Gestaltung? Fertigungsverfahren bestimmen die Gestaltung von LSS und WF (zB. Hinterschnitte bei Guss vermeiden) 13) Welche prinzipiellen Fertigungsverfahren gibt es? Urformen, Umformen, Materialeigenschaften ndern, Trennen, Fgen, Beschichten 14) Nennen Sie je 3 Beispiele der Fertigungsverfahren. Urformen: Sintern, Giesen, Schwerkraftgiesen, Pressen Umformen: Tiefziehen, Schmieden, Gesenkschmieden, Walzen, Biegen, Streckziehen. Materialeigenschaften ndern: Vergten, Hrten, Anlassen, nitrieren, Magnetisieren Trennen: Schneiden, Stanzen, Frsen, Bohren, Schleifen, Lppen, Honen Fgen: Schweien, Lten, Kleben Beschichten: Verchromen, Lackieren, Pulverbeschichten, Vernickeln, Vergolden. 15) Nennen Sie allgemeingltige Definitionen fr Fertigungsverfahren. Urformen: Aus einem Formlosen Stoff wird ein Werkstck geschaffen. Der Zusammenhalt des Werkstcks entsteht erst beim Fertigungsprozess Umformen: Durch plastische Verformung wird ein Rohling in ein festes Werkstck bergangen Trennen: Die Form von Rohteilen wird verndern und der Zusammenhalt des Werkstcks getrennt Fgen: Zwei oder mehr Teile werden lsbar oder unlsbar verbunden. Beschichten: ein Formloser Stoff wird als festhaftende Schicht auf ein Werkstck aufgebracht Materialeigenschaften ndern: auf Atomarer Ebene werden durch Umlagern, Aussondern oder Einbringen von Stoffteilen die Eigenschaften des Stoffes gendert.

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16) Warum soll man mit Hilfe des WFP-Ansatzes konstruieren? Um zu erkennen, wo welche Funktionen sind und von mglichst abstrakter Ebene immer konkreter werden zu knnen. 17) Was muss bei der Gestaltung von Anfang an bercksichtigt werden? Die gegebenen Randbedingungen (Markt, Herstellung, Funktion, Betrieb, System und Entsorgung) und Kostenfestlegung 18) Wie wirken sich Kosten auf die Gestaltung aus? Es werden 70-80% der Kosten festgelegt, wobei die Konstruktion nur 5-7% der Kosten verursacht. 19) Wie viel Prozent der spteren Kosten werden beim Gestalten festgelegt? 70-80% 20) Zu welchem Fertigungsverfahren gehrt Eloxieren? Beschichten (Bestimmte Oberflchenoxidation) 21) Wie ist ein Wellenbergang zu gestalten? Freistich/Phase/Absatz => WF mglichst klein halten. 22) Skizzieren Sie einen Wellenabsatz mit radialer Wirkflche.

23) Skizzieren Sie einen Wellenabsatz mit radialer und axialer Wirkflche.

24) Nennen Sie die Schritte des Gieprozesses in ihrer richtigen Reihenfolge. 1. Unterkasten einformen 2. Oberkasten aufsetzen 3. Ksten trennen/Modell ziehen 4. Ksten zusammensetzen 5. Giesen und abkhlen 6. Ausformen und Putzen 25) Nennen Sie die Hauptklassen der Fertigungsverfahren. Siehe 13) 26) Geben Sie fr jede Hauptklasse der Fertigungsverfahren mind. 3 Beispiele Siehe 14) 27) Definieren Sie den Begriff "geometrisch bestimmte Schneide". Winkel und Lngen der Werkzeugschneiden sind exakt bestimmt 28) Nennen Sie Fertigungsverfahren, bei denen Werkzeuge mit geometrisch bestimmten Schneiden eingesetzt werden. Spanen (Drehen, Frsen), Bohren 29) Definieren Sie den Begriff "geometrisch unbestimmte Schneide". Die Abtrennmittel sind willkhrlich auf der Schneide verteilt 30) Nennen Sie Fertigungsverfahren, bei denen Werkzeuge mit geometrisch unbestimmter Schneide eingesetzt werden. Feilen, Schleifen, Polieren, Honen, Lppen 31) Welche Funktionen knnen Zusatzstoffe beim Fgen haben? Nennen Sie jeweils entsprechende Beispiele Kleben: Bauteile verbinden, Dichten Lten: Strom leiten Schweien: Werkstoffeigenschaften ndern/ mehr Material -> grere Festigkeit der Verbindung 32) Welche Schlussart liegt beim Fgen vor? Stoffschluss 33) Erlutern Sie den Tiefziehprozess Das kalte Bauteil wird an den Seiten zwischen Niederhalter (oben) und Ziehring (unten) eingespannt. Ein Stempel bewirkt die plastische Verformung. 34) Was ist die Funktion des Niederhalters beim Tiefziehverfahren? Er fixiert das Bauteil und fhrt das Material nach. 35) Worin besteht der Unterschied zwischen dem Warmkammerverfahren und dem Kaltkammerverfahren beim Druckguss? Warmkammerverfahren: Druckzylinder ist stndig mit Schmelze gefllt Kaltkammerverfahren: Schmelze wird portioniert (Wahl nach Eigenschaften des Werkstoff)

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36) Was versteht man unter Grenzstckzahlen? Stckzahl eines Bauteils, bei welcher unterschiedliche Verfahren gleiche Kosten verursachen 37) Welche Fachleute sollten Sie whrend des Gestaltungsprozesses frhzeitig einbinden? Produktionsspezialisten 38) Welche Fachkenntnisse (auer den Konstruktiven) helfen Ihnen beim kostengnstigen Konstruieren? Kenntnisse, wie die Produktion abluft und man somit die Konstruktion Produktionsfreundlich gestalten kann. 39) Welche konstruktiven Manahmen stehen Ihnen zur Verfgung um die Bauteilkosten zu reduzieren? Normteile verwenden, Mehrfachverwendung von Formen (=Gleichartige Bauteile), gnstige Werkstoffe, Outsourcing yeah 40) Beschreiben Sie den Einfluss der Losgre auf die Kosten fr ein einzelnes Bauteil. Gesetz der Massenproduktion = Teure Gussform bei groer Stckzahl relativ. 41) Nennen Sie Manahmen zur umweltgerechten Gestaltung whrend der Produktion eines Bauteils. Recycling mglich, umweltfreundliche Werkstoffe/Klebstoffe/Schmiermittel benutzen. 42) Nennen Sie Manahmen zur umweltgerechten Gestaltung whrend der Gebrauchsphase eines Produkts (Produktrecycling). Dichtheit (Austritt von l) Emissionsfreiheit (Abgase), Wartungsarm (Lebensdauerschmierung zB.) 43) Nennen Sie Manahmen zur umweltgerechten Gestaltung nach der Gebrauchsphase eines Produkts (Materialrecycling). Leichte Demontage mglich machen, Material trennbar? Material umweltfreundlich? 44) Welche Funktion erfllt der sog. Steiger? Ohne einen Steiger entstehen in einem Gussteil Lunker 45) Zu welchen Konsequenzen knnen Materialanhufungen bei Gussbauteilen fhren? Zu Lunkern, da dadurch eine ungleichmige Abkhlung entsteht. 46) Nennen Sie drei giebare Werkstoffklassen! Metalle, NE-Metalle, Glser (Keramiken), Polymere (Thermoplaste) 47) Welche mechanischen Besonderheiten besitzt Gusseisen? Empfindlich gegen Zugbelastung/ kleiner plastischer Bereich 48) Grenzen Sie drei Gieverfahren von einander ab. Schwerkraftgiesen, Druckgiesen, Vollformgiesen 49) Wie mssen Sie diese beim Gestaltungsprozess bercksichtigen? Aushebeschrgen vorsehen, gleichmige Wanddicke 50) Was verstehen Sie unter montagegerechter Gestaltung? Optimierte Produktgestalt fr manuelle oder automatisierte Montage - Kleine Teilezahl - Standard-Bautteilschnittstellen - Vormontagebaugruppen - Positionierhilfen - Vermeidung von Biegeschlaffen Bauteilen (v.a. bei Automatisierung!) 51) Nennen Sie drei Beispiele fr die montagegerechte Gestaltung von Gussbauteilen. Einfach erreichbare Bohrungen, Keine Hinterschneidungen, einfache Kerne 52) Was verstehen Sie unter spanngerechter Gestaltung? Zentrierschnitt vorsehen, Teilezahl gering halten, Einstellarbeiten minimieren, Hilfswerkzeug mit Bauteil entwickeln, Montagerichtungen gering halten, Demontagemglichkeiten vorsehen, Einfaches Fgen. 53) Nennen Sie zwei Manahme zur spanngerechten Gestaltung. Spannflche vorsehen und mglichst alles von einer Seite bearbeiten 54) Was bedeutet beanspruchungsgerechte Gestaltung? Geeignete Gestaltung der LSS (zum Beispiel Materialausnutzung bei einem Zugstab = 100 oder Biegebalken parabelfrmig gestalten) 55) Erlutern Sie die beanspruchungsgerechte Gestaltung am Beispiel eines Kragtrgers.

Materialanteil wird der Beanspruchung angepasst

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56) Erlutern Sie die beanspruchungsgerechte Gestaltung am Beispiel Entlastungskerbe.

Kraftfluss wird um Kerbe herumgefhrt 57) Nennen Sie eine mechanische Besonderheit von Blechbauteilen. Bleche sind oft anisotrop in ihren mechanischen Eigenschaften (Richtungsabhngige Eigenschaften) 58) Nennen Sie eine Konsequenz dieser mech. Besonderheit fr die Gestaltung. Bei zB. Tiefziehen knnen ungleichmige Krfte auftreten und am Rand des Bleches Unebenheiten entstehen59) Erlutern Sie den Prozess des Schwerkraftgieens. Flssiger Werkstoff wird in Hohlform gegossen, die weitesgehend die Form des gewnschten Werkstcks hat und nach erstarren aus der Form entnommen wird. 60) Welche Werkstoffe werden beim Schwerkraftgieen blicherweise eingesetzt? Metalle oder Thermoplaste 61) Erlutern Sie den Prozess des Druckgieens. Der Werkstoff wird unter hohem Druck in eine Negativform eingedrckt 62) Welche Werkstoffe werden beim Druckguss blicherweise eingesetzt? Kunststoffe, da Metalle dafr zu zh sind. 63) Erlutern Sie den Feingussprozess. 1. Erstellen des Modells eines kleinen Werkstckes aus Wachs 2. Kreisfrmiges Montieren dieser Werkstckvorlagen zu einer Traube auf einem Wachsstrang. 3. Einbringen der Traube in eine feinkeramische Sttzform. 4. Wegbrennen mit heiem Werkstoff. 5. Feinkeramische Sttzform entfernen 64) Welche Werkstoffe werden beim Feingieen blicherweise eingesetzt? Gusseisen, etc. Wachs, Feinkeramik 65) Was verstehen Sie unter Gieen mit verlorener Form? Ein Gussprozess, bei dem der Kern/Form zerstrt werden muss (Hinterschneidungen giesbar) 66) Eignen sich Gieprozesse fr kleine Stckzahlen? Erlutern Sie Ihre Antwort! Nein, die Negativformen sind zu teuer. 67) Grenzen Sie Warm- und Kaltumformung voneinander ab! Warmumformung: Oberhalb der Rekristallisationstemperatur (meist 0,4* Schmelztemperatur) Kaltumformung: Unterhalb der Rekristallisationstemperatur 68) Warum mssen Schmiedebauteile blicherweise nachbearbeitet werden? Aufgrund wechselnder extremer Temperaturunterschiede knnen sie sich verziehen (Eigenspannungen) 69) Welche Vorteile (knnen) Umformbauteile gegenber Bauteilen, die mit anderen Verfahren hergestellt wurden, aufweisen? Hhere Festigkeiten, Hhere Materialdichte, Anisotropie 70) Was ist GID? Wie funktioniert dieser Prozess, und was sind seine Vorteile? GID = Gasinnendruckspritzgiesen Mit dem GID kann man hohle Werkstcke herstellen. Sie ist eine moderne und wirtschaftliche Alternative zum normalen Spritzgussverfahren. Beim GID wird ein vorbergehender Fllstoff (Wasser, Stickstoff) in eine teilgefllte Form injiziert, so dass dieser Fllstoff die Schmelze aus der Mitte verdrngt und zu einem Hohlraum wird und die Schmelze gegen die uere Gussform drckt 71) Nennen Sie drei verschiedene Fgeverfahren. Schweien, Lten, Kleben 72) Nennen Sie drei verschiedene Schweiverfahren. Schutzgasschweien, Elektrodenschweien, Lichtbogenschweien, Feuerschweien, Widerstandsschweien, Gasschmelzschweien 73) Knnen Sie Gussbauteile schweien? Wenn ja, was ist dabei zu bercksichtigen? Generell nein, da Gusseisen meist zuviel Kohlenstoff enthlt, wodurch das Eisen sprde wrde. Gussstahl lsst sich allerdings doch schweien, wenn der C-Gehalt klein ist (unter 0,4%) 74) Grenzen Sie Frsen und Schleifen in Hinblick auf zerspantes Volumen pro Zeit und erzielbare Oberflchenqualitt voneinander ab. Frsen: Viel Volumen wird abgetragen, Oberflchenqualitt schlecht Schleifen: Wenig Volumen wird abgetragen, Oberflchenqualitt besser

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75) Wie unterscheiden sich Zerspanungsprozesse mit bestimmter und unbestimmter Schneide hinsichtlich der erzielbaren Oberflchengte voneinander Unbestimmte Schneide bringt bessere Oberflchengte (Schleifen => Polieren = Gut, aber teuer) 76) Was ist Lppen? Lppen ist ein Schleifprozess mit unbestimmter Schneide, bei welchem im gegensatz zum bekannten Schleifpapier der Schleifstoff aus einem Gemisch aus Wasser und Lpppulver ist, welches nicht fest gebunden ist, sondern mit einem losen(rollenden) Korn arbeitet 77) Was ist Honen? Ein zerspanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmer Schneide, der sogenannten Hohnale, auf der das Schleifmittel in gebundener Form fixiert ist. Gehohnte Oberflchen sind an ihrem Kreuz-Schliff zu erkennen. 78) Nennen Sie einen weit verbreiteten Anwendungsfall fr Honen Zylinderlaufbahnen im Motorblock, Bohrungen, welche von Innen bearbeitet werden mssen. 79) Warum sind Hinterschnitte bei Gussbauteilen problematisch? Sie erschweren die Fertigung, da man weitere zustzliche Formteile bentigt. 80) Was ist bei der Gestaltung von Gussbauteilen in Hinblick auf die Mahaltigkeit des Bauteils zu beachten? Beim Abkhlen zieht sich das Werkstck zusammen und schwindet auf Kerne. 81) Was ist die Heuversche Kreismethode? Bei Gussteilen eine Methode zur Querschnittsnderung um Materialanhufungen zu vermeiden. Gedachte Kreise werden immer kleiner, je weiter sie vom Eingusspunkt entfernt sind. 82) Nennen Sie ein modernes Verfahren, dass die Heuverkreise in der industriellen Anwendung hufig ersetzt hat. Abschreckplatten, welche eine Kontrollierte Abkhlung gewhrleisten und somit Lunkerbildung verhindern 83) Was sind Lunker? Wann entstehen sie? Lunker sind Materialfehler bei Gussteilen, welche bei ungleichmiger Abkhlung entstehen knnen. Lunker sind kleine Hohlrume im Material 84) Mssen die Wirkflchen von Gussbauteilen grundstzlich nachbearbeitet werden? Definitiv ja. Die Oberflchen von Gussbauteilen sind durch Einschlsse, Poren etc. und sorgen so fr Intrusion/Extrusion. Das Ma der Nachbearbeitung muss vorher festgelegt werden. 85) Grenzen Sie die ihnen bekannten Gieverfahren unter diesem Aspekt gegeneinander ab! Feingieen = Gute Oberflchenqualitt Druckgieen = Gute Materialausfllung Vollformgieen = Meist grobe Oberflche 86) Welches Gieverfahren ist fr die Herstellung groer Stckzahlen mit hoher Oberflchengte prdestiniert, und was ist die bedeutendste Einschrnkung dieses Verfahrens? Kokillenguss(Schwerkraftgieen), glatte Oberflchen durch Galvanik. Groe Bauteile khlen ungleichmig ab. 87) Welches Gieverfahren bietet hohe Mahaltigkeit und Oberflchengte in Verbindung mit Eisenwerkstoffen? Feingieen (wenn komplizierte Formen mit hoher Oberflchenqualitt zu gieen sind) 88) Eignet sich das Tiefziehverfahren fr kleine Stckzahlen? Begrnden Sie Ihre Antwort! Nein, da die Werkzeuge (Stempel) sehr teuer im Vergleich zu den Bauteilen sind und diese Kosten sich erst armortisieren sollten. 89) Ordnen Sie das Tiefziehen einer Gruppe von Fertigungsverfahren zu. Umformen 90) Warum ist die ausschlieliche spanende Herstellung bei kleinen Losgren oft sinnvoll, bei groen Stckzahlen aber nie? Eine Spanende Herstellung dauert relativ lange, bentigt allerdings keine Negativformen, die extra angefertigt werden mssen. 91) Erlutern Sie den Begriff der Systembetrachtung unter dem Aspekt der Fertigungskosten. Output Input. Die Kosten fr die Werkzeuge mssen sich armortisieren, um effektiv und kostengnstig produzieren zu knnen 92) Welche Gussfehler kennen Sie? Seigerungen : Entmischung der Schmelze Lunker: Hohlraumbildung Eigenspannungen Schlackeneinschlsse 93) Erklren Sie das Zustandekommen von Gussfehlern! Meist durch ungleichmige Abkhlung durch Materialanhufungen oder Einlagerungen und Verschmutzungen des Werkstoffes.

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94) Sie sollen eine Welle mit mehreren Abstzen und zwei Lagersitzen gestalten. Erlutern Sie Ihre Vorgehensweise und die Wahl des Fertigungverfahrens, wenn 1.) ein Stck produziert werden soll oder 2.) 10.000/a produziert werden sollen. Man konstruiert die Welle von beiden Seiten und bemat dementsprechend Fertigungsgerecht. Danach wird ein Metallstab in die Maschine eingelegt, welcher von einer Drehmaschine so bearbeitet wird, dass er die vorgegebene Form annimmt. Dies kann man ohne groe Umstnde aus einem CAD-Modell in einer Drehmaschine als Einzelstck fertigen. Bei greren Stckzahlen lohnt es sich eine Welle zu schmieden und per CNC nachzudrehen. 95) Nennen Sie zwei Verfahren fr die Herstellung von Auengewinden (Schrauben). Spanende Formung Spanlose Formung => Warmformung/Kaltformung 96) Wgen Sie die beiden Verfahren (zur Herstellung von Schrauben) im Hinblick auf Kosten, Stckzahlen und Qualitt der Verschraubung gegeneinander ab. Spanende Formung Kleinserienfertigung, teurer, gute Qualitt bei hochfesten Materialien Spanlose Formung (Kaltformung) Groserienfertigung; Abmessung bis M30; kleinen und mittleren Stauchverhltnissen Spanlose Formung (Warmformung) Groserienfertigung, Groe Abmessungen, da Umformkrfte fr Kaltumformung zu gro wrden; keine Kalteverfestigung 97) Bei hochbelasteten Wellen werden Freistiche oftmals in einem weiteren Fertigungsschritt poliert. Warum? So knnen Mikrokerben nur schlecht entstehen, welche die Kerbwirkung zustzlich verstrken 98) Erlutern Sie mit Hilfe des Wirkflchenpaarmodells die Funktion eines Freistichs unter den Aspekten montagegerechte und beanspruchungsgerechte Gestaltung. WFPInfo : Eindeutige Lage von zB Lagern LSS wird hinsichtlich des Kraftflusses optimiert (Keine scharfen Kanten => Radius im Freistich) 99) Erlutern Sie den Sinterprozess Rohmaterial in Kgelchen/Pulver Mit Kit zum Grnling pressen => grobe Form fertig, aber noch nicht fest. Backen bei hoher Temperatur verflssigt das Pulver und verbindet es. ber die Backzeit kann man Poren regluieren. Diesen Schmelzvorgang kann man ebenfalls ber einen Laser (Selektives Lasersintering) realiseren, wodurch auch Einzelstcke und Prototypen gefertigt werden knnen. 100) Nennen Sie drei Grundregeln fr die Fertigungsgerechte Gestaltung von Sinterbauteilen Kegelige, Kugelfrmige Formen vermeiden Keine Hinterschneidungen Zur Pressrichtung querliegende Bohrungen nicht mglich 101) Grenzen Sie Schmieden und Recken voneinander ab! Schmieden: Umformen in neue Form Recken: Umschmieden von Rund- in Ebene Krper 102) Nennen Sie neun Regeln fr die Gestaltung von Tiefziehteilen - Abrundungen - Keine Hinterschneidungen - Umformradien nicht zu klein - Leichte Aushebeschrgen - Elastische Rckfederung beachten - Umformung in Stufen - Wandstrken nicht zu klein (>1mm) - Lcher umformgerecht - Passflchen kalibrieren 103) Nennen Sie neun Aspekte der biegegerechten Gestaltung - Falzstege gro genug aussuchen - Simple Biegearbeit bevorzugen - Kantige Krmmungen vermeiden - Innendurchmesser gerollter Bleche grozgig aussuchen - Biegekante 90 zum Blechteil anordnen - Sicken sollten am Rand auslaufen - Scharfkantigen Sicken und Sickenenden weglassen - Spannungsspitzen aufgrund berschneidender Sicken vermeiden - Lcher und Aussparungen nicht zu eng an die Biegekante legen

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104) Nennen Sie sechs Aspekte der schneidegerechten Gestaltung - Kostenwirksamkeit beachten - Anzahl der Schneidflchen minimieren - Zentrierschnitt vorsehen - Mglichst alles von einer Seite - Bei komplexen Teilen Spannvorrichtungen konstruieren - Eventuell Nachbearbeitung vorsehen

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K. 5.2- K.5.4 Normen, Toleranzen und Passungen1) Was versteht man unter Normung? Unter Normung versteht man generell das sinnvolle Ordnen und Vereinheitlichen von zB. Form, Gre, Ausfhrung von Erzeugnissen und verfahren. 2) Was ist der Zweck der Normung? Vielfalt beschrnken, Aufwand und Kosten sparen, Grundlagen fr Geschftsverkehr, erleichtert Arbeitsteilung 3) Nennen Sie die verschiedenen Normarten! Verstndigungsnormen (Begriffe, Bezeichnungen, Benennungen...) Typnormen (Form, Gre...) Planungsnormen (Grundstze fr Entwicklung, Berechnung, Ausfhrungen...) Konstruktionsnormen (konstruktive Gesichtspunkte fr die Gestaltung, technischer Gegenstnde...) Abmessungsnormen (Abmessungen, Matoleranzen, Profile...) Stoffnormen (Stoffe, Einleitung, Eigenschaften, Verwendung...) Gtenormen (Qualitten...) Verfahrensnormen (Arbeitsverfahren....) Prfnormen (vergleichbare Messverfahren...) Liefer- und Dienstleistungsnormen (technische Grundstze fr Lieferbedingungen...) Sicherheitsnormen (Schutz von Leben und Sachwerten) 4) Wie wird eine Europische Norm erarbeitet? Normvorschlag => Erstes Manusscript fr Norm-Entwurf wird erarbeitet => bersetzung in DE/EN/FR =>Innerhalb von 2Monaten drfen Stellungnahmen abgegeben werden => Schlussentwurf & Abstimmung (71% der Stimmen der Mitglieder) 5) Wie sind die Normzahlen definiert? Arithmetische Reihen: zB 1, 2, 3, 4, 5... Geometrische Reihen: zB 1, 2, 4, 8, 16.... 6) Wozu dienen die Normzahlen? Vielfalt beschrnken, kosten sparen, Basis vieler Normen 7) Was sind die genormten Grundreihen? Reihen mit n = 5, 10, 20, 40 und 80. R10/R20 sind hufig, Stufensprung q = n-te Wurzel aus 10 8) Was versteht man unter der Reihe R10/3? Jedes dritte Glied aus der Grundreihe R10 9) Was sind Gestaltabweichungen nach DIN 4760? 1.Ordnung: Formabweichung (Geradheits, Ebenheits-,Rundheits-Abweichung) 2.Ordnung: Welligkeit (Wellen) 3.Ordnung: Rauheit (Rillen) 4.Ordnung: Rauheit (Riefen, Schuppen, Kuppen) 5.Ordnung&6.Ordnung: Gefgestrukturen/Gitteraufbau des Werkstoffes. 10) Welche Rauheitsmessgren verwendet man bevorzugt? Ra - (arithmetischer Mittenrauhwert, Mittelwert der absoluten Profilabweichungen) Rz - (Gemittelte Rauhtiefe, Mittelwert aus fnf aneinandergrenzender Bezugsstrecken) 11) Was bedeutet die Angabe Rz,max? Maximale gemittelte Rauhtiefe (auf ein komplettes Werkstck bezogen) 12) Wie ist die gemittelte Rauhtiefe Rz definiert? Mittelwert aus den Einzelrauhtiefen fnf aneinandergrenzender Bezugstrecken innerhalb einer Auswertlnge 13) Was bedeutet die Angabe Rp? Maximale Kuppenhhe, von m gemessen (peak) 14) Was bedeutet die Angabe Rv? Maximale Furchentief, von m gemessen (valley) 15) Wie ist der Mittenrauhwert Ra definiert? Man rechnet die Flche unterhalb der Oberflchenkurve aus und legt sie auf ein Rechteck um. Die Hhe davon ist Ra 16) Mit welchen Verfahren kann man die Oberflchengte messen? Oberflchenprofil durch Abtasten+Auswertung Vergleich mit bestimmten Flchen (Fingernagel drber fahren) 17) Wie arbeiten Oberflchenmessgerte nach dem Tastschrittverfahren? Abtasten und Filtern => Primrprofil (komplett) => Filtern => Welligkeitsprofil/Rauheitsprofil

Normen, Toleranzen, Passungen

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18) Wie wird die zulssige gemittelte Rauhtiefe nach DIN-ISO 1302 in der technischen Zeichnung angegeben?

a: Mittenrauwert, b: fertigungsverfahren, c: bezugsstrecke, d: Rillenrichtung, e: Bearbeitungszugabe, f: andere Rauheitsmessgren 19) Welche Ursachen knnen Welligkeit und groe Rauhtiefe eines Drehteiles haben? Schwingungen der Werkzeugmascine, Formfehler im Frser, auermittige Einspannung 20) Wie knnen Rauheitsmessgren ohne groen Gerteaufwand ermittelt werden? Mittels Vergleichsproben und Fingernagel. 21) Was ist Profiltraganteil (Abbott-Kurve)? Der Materialanteil an der Oberflche, verdeutlich an einer Kurve 22) Zeichnen Sie qualitativ den Verlauf der Profiltraganteil-Kuve fr spitzkmmige Oberflchenprofile?

23) Zeichnen Sie qualitativ den Verlauf der Profiltraganteil-Kuve fr rundkmmige Oberflchenprofile?

24) Was versteht man unter dem Begriff Nennma? Theoretische Idealer Abstand zweier Punkte (konstruktiv) 25) Was versteht man unter dem Begriff Nulllinie? Ma, von welchem aus die Abmae gemessen werden (Begrenzt das Nennma) 26) Was versteht man unter dem Begriff Istma? Tatschliches Abma nach Fertigung 27) Was ist der Unterschied zwischen Toleranz und Abweichung? Toleranz ist ein Abweichungsbereich, welcher vom Konstrukteur festgelegt wird, Abweichungen ist die tatschliche Differenz zum Nennma 28) Was ist und wozu dient die Matoleranz? Die Matoleranz ist die zulssige Abweichung vom Nennma (vom Konstrukteur festgelegt), notwendig, da Nennma nicht zu 100% erreicht werden kann. 29) Erklren Sie die Begriffe Grenzma und Toleranz? Grenzma: Oberes Abma (es Welle,ES Bohrung), unteres Abma (ei/EI) darf nicht ber/unterschritten werden Toleranz: Differenz zwischen Oberen und Unterem Abma 30) Wie lautet die Grundregel der Bemaung? So gro wie mglich/klein wie ntig (Kosten Funktion) 31) Wie wird im Allg. das Toleranzfeld dargestellt? Geben Sie die wichtigsten Begriffe an.

32) Wie wird ein toleriertes Ma im ISO-Toleranzsystem beschrieben? Abmae werden hinter der Mazahl eingetragen, obere Abma steht ber unterem Abma mit jeweiligem VZ, Wenn ein Abma 0 ist, kann die Beschriftung auch wegfallen. 33) Erklren Sie den Begriff Toleranzgrad. Mittels dem Toleranzgrad (frher Qualitt) kann man die Breite des Toleranzfeldes berechnen 34) Wie werden die Grundtoleranzen berechnet? 35) Wie viel Toleranzgrade werden in der ISO-Normung unterschieden? 20 - IT01 bis IT18 (normal IT7) 36) Welche Toleranzgrade sind fr Passmae bestimmt? IT6 bis IT8 sind allgemein hufig Normen, Toleranzen, Passungen 24 Fragenkatalog, August 2009

37) Welche Toleranzklassen kennen Sie? Fein, mittel, grob, sehr grob 38) Wie werden die Toleranzklassen in der Zeichnung eingetragen? DIN ISO 2768-1 + entsprechende Toleranzklasse: f(fein), m(mittel), c(grob), v(sehr grob) 39) Wie setzt sich das ISO-Toleranzkurzzeichen zusammen? Buchstabe fr Toleranzfeldlage/Zahl fr Breite des Toleranzfeldes (zB H7) Kleiner Buchstabe fr Welle, groer Buchstabe fr Bohrung 40) Welche Messzeugen fr tolerierte Mae kennen Sie? Rachenlehre, Grenzlehrdorn 41) Welche Arten von Lehren unterscheidet man? Lehren fr Auen und Innenwirkflchen 42) Welche Messungen knnen mit Messschiebern durchgefhrt werden? Auen-, Innen und Tiefenmessungen 43) Wozu dient die Einfhrung von Allgemeintoleranzen? Fr vereinfachte Beschreibung von Lage und Winkel. 44) Wie werden nach DIN 2768 die Allgemeintoleranzen fr Mae in Zeichnungen angegeben? Im Schriftfeld, gelten fr alle nicht separat tolerierten Mae einer Zeichnung 45) Nennen Sie die Toleranzklassen nach DIN 2768 fr Lngenmae? Fr Lngenmae: f,m,c,v (DIN 2768 Teil 1) 46) Wie liegen die H- und h Toleranzfelder zur Nulllinie? Von der Mittellinie wegzeigend (Auf der Materialseite: H oberhalb, h unterhalb) 47) Wovon sind die Gren der Toleranzen abhngig? Siehe 34) => Von der Gre des Bauteils und der Anforderung an dieses 48) Was versteht man unter austauschbar? Bauteile sollten austauschbar sein, da eine neue Teilnummer im System horrende Kosten verursachen wrde 49) Welcher Unterschied besteht zwischen den ISO-Passsystemen Einheitsbohrung und Einheitswelle? Einheitsbohrung: Bohrung immer Toleranzfeld H (+weniger Bohrzeuge und Messwerkzeuge, weit verbreitet,) Einheitswelle: Welle immer Toleranzfeld h (+Welle als Halbzeug, - teure Werkzeuge fr Bohrung) 50) Welche Vorteile hat das System Einheitsbohrung? +weniger Bohrzeuge und Messwerkzeuge, Welle gnstiger variabel herzustellen 51) Wie ist die Passung im Hinblick auf Wirkflchenpaare definiert? Die beiden WF sind auf das selbe Nennma konstruiert. Die eigentlich Funktion entsteht erst ber die Lage und Breite des jeweiligen Toleranzfeldes 52) Welche Passungstypen gibt es? Erlutern Sie sie. Spielpassung: Toleranzfelder berschneiden sich nicht (Welle < Bohrung) bergangspassung: Toleranzfelder schneiden sich (Welle = Bohrung) bermapassung: Toleranzfelder berschneiden sich nicht (Welle > Bohrung) 53) Wozu dienen die verschiedenen Passungssysteme? Damit soll eine unendliche Vielzahl von Passungen vermieden werden => Wirtschaftlichkeit durch Einschrnkung 54) Nennen Sie die verschiedenen Formtoleranzen? Geradheit, Ebenheit, Rundheit, Zylinderform, Linienform, Flchenform 55) Welche Abweichungen eines Elementes von seiner geometrisch idealen Form werden mit Formtoleranzen begrenzt? Ebenheit 56) Was versteht man unter dem Begriff Toleranzzone? In der Toleranzzone liegen alle Punkte des geometrischen Elements (zB. Eine wellige Ebene liegt genau zwischen zwei parallelen Ebenen (=Toleranzzone)) 57) Wozu sind die Formtoleranzen zu verwenden? Um nicht von der geometrisch idealen Form abzuweichen 58) Wozu sind die Lagetoleranzen zu verwenden? Perfekte Banane zB ein Rohr kann eine Biegung mit einem konstanten Durchmesser haben, wodurch das Bauteil von den blichen Messtechniken nicht erkannt wird, aber dennoch unbrauchbar ist. 59) Wodurch unterscheiden sich Form- und Lagetoleranzen? Formtoleranz: Begrenz Abweichungen eines Elementes von seiner idealen geometrischen Form Lagetoleranz: Begrenzt Abweichungen mehrerer Elemente zueinander 60) Wie werden die Toleranzangaben fr Form in der Zeichnung eingetragen? In Toleranzrahmen: tolerierte Eigenschaft, zulssige Abweichung


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61) Wie werden die Toleranzangaben fr Lage in der Zeichnung eingetragen? In Toleranzrahmen: tolerierte Eigenschaft, zulssige Abweichung, (eventuell Bezugsbuchstabe)

62) Was versteht man unter Rundlauf? Bei einer Umdrehung um die Krperlngsachse darf die Abweichung zum idealen Kreis einen bestimmten Wert nicht berschreiten 63) Was ist der Unterschied zwischen Planlauf und Rundlauf? Rundlauf: Toleriert Abweichungen in Axialer Richtung (Welle) Planlauf: Toleriert Abweichungen in Radialer Richtung (Flansch) 64) Was versteht man unter Gesamtrundlauf? Die grte Abstandsdifferenz zwischen der erfassten zylindrischen Oberflche und der Bezugsachse rechtwinklig zu Bezugsachse 65) Wie wird die Geradheitstoleranz gemessen? Abstand zweier parallelen Geraden, die die erfasste Mantellinie berhrend einschlieen. Dies kann mittels eines Messgertes, welches parallel zur Mittelachse die Oberflchenabweichung misst. 66) Whlen sie sich drei beliebige Formtoleranzen aus und charakterisieren diese Geradheit: Abstand zweier parallelen Geraden, welche die erfasste Mantellinie berhrend einschlieen Ebenheit: Abstand zweier parallelen Ebenen, die die erfasste Ebene berhrend einschlieen Rundheit: Abstand zweier Konzentrischen Kreise, die die Umfangslinie berhrend einschlieen Zylinderform: Abstand zweier Konzentrischen Zylinder, die die Mantelflche berhrend einschlieen 67) Wie wird die Formabweichung Zylinderform festgelegt? Abstand zweier Konzentrischen Zylinder, die die Mantelflche berhrend einschlieen 68) Whlen sie sich drei beliebige Lagetoleranzen aus und charakterisieren diese. Parallelitt: Grte Abstandsdifferenz zwischen der erfassten Ebene und der Bezugsebene Rechtwinkligkeit: Gre Abstandsdifferenz zwischen der erfassten Ebene und einer zur Bezugsachse rechtwinklig angeordneten Ebene Rundlauf: grte Abstandsdifferenz zwischen der erfassten Umfangslinie und der Bezugachse, rechtwinklig zur Bezugsachse Planlauf: grte Abstandsdifferenz zwischen der erfassten Ebene und einer Ebene rechtwinklig zur Bezugsachse Koaxialitt: grte radiale Abstand zwischen berechneten Achse und der Bezugsachse (3D) Konzentrizitt: grte radiale Abstand zwischen berechneten Mittelpunkt und Mittelpunkt des Bezugselements. (2D) 69) Wodurch kann die Formtoleranz Zylindrizitt ersetzt werden? Durch Rundheit, Geradheit und Parallelitt 70) Welche Toleranz wird durch Kreis dargestellt? Rundheit 71) Wie ist die Formtoleranz Parallelitt definiert? Grte Abstandsdifferenz zwischen der erfassten Ebene und der Bezugsebene 72) Was sind die Toleranzklassen fr Allgemeintoleranz fr Form und Lage? H,K,L (fein, mittel, grob) (DIN 2768 Teil 2) 73) Geben Sie ein Beispiel, wie es in der Zeichnung eingetragen wird? In das entsprechende Feld ist fr die gewhlte Toleranzklasse zB. ISO2768-H (fr fein) einzutragen 74) Warum ist die Angabe von Form- und Lagetoleranzen berhaupt ntig? Ein Werkstck kann durchaus alle Matoleranzen erfllen, ohne dabei die fr die Funktion ntige Form tatschlich zu haben (Perfekte Banane) 75) Welche Gruppen von Lagetoleranzen unterscheidet man? Richtungstoleranzen: Parallelitt, Rechtwinkligkeit Ortstoleranzen: Position, Symetrie Lauftoleranzen: Rundlauf, Planlauf Gesamtlauftoleranzen: Rundlauf, Planlauf 76) Was beinhaltet der Tolerierungsgrundsatz? 3. Mgliche Tolerierungsgrundstze: 1. Unabhngigkeitsprinzip: Alle Ma-, Form- und Lagetoleranzen sind unabhngig voneinander einzuhalten 2. Hllbedingung: Alle Form- und Lageabweichungen mssen innerhalb der Matoleranz liegen. 3. Maximum-Material-Bedingung: Bei Fertigung wird zuerst erreichte Grenzma lsst weiteren Materialabtrag zu, ohne Toleranzen zu verletzen Normen, Toleranzen, Passungen 26 Fragenkatalog, August 2009

77) Warum wird ein Tolerierungsgrundsatz erforderlich? Er gibt an, wie die einzelnen Toleranzen eingehalten werden mssen 78) Welcher Tolerierungsgrundsatz wird mit "Tolerierung nach DIN ISO 8015" auf der Zeichnung gefordert? Unabhngigkeitsprinzip 79) Was versteht man unter Unabhngigkeitsprinzip? Alle Ma-, Form- und Lagetoleranzen sind unabhngig voneinander einzuhalten 80) Was bedeutet die Angabe "Tolerierung nach DIN 7167"? Hllbedingung 81) Was versteht man unter Hllbedingung? Alle Form- und Lageabweichungen mssen innerhalb der Matoleranz liegen. 82) Was bedeutet die Angabe hinter einem tolerierten Ma? Welcher Tolerierungsgrundsatz zur Anwendung kommt: E = Hllbedinung (envelope) M = Maximum Material Grenze (Max) L = Minimum Material Grenze (Low) R = Reziprozittsbedingung 83) Welche Nachteile entstehen, wenn fr alle Mae die Hllbedingung gilt? Abweichung an einem Element wirkt sich auf die Toleranz aller anderen Elemente aus! 84) Wie werden Zeichnungen gekennzeichnet, wenn die Hllbedingungen nicht fr alle Mae gelten sollen? Die Stellen, wo die Hllbedingung gelten soll, wird mit E gekennzeichnet 85) Was versteht man unter Maximum-Material-Prinzip MMS? Bei Fertigung wird zuerst erreichte Grenzma lsst weiteren Materialabtrag zu, ohne Toleranzen zu verletzen 86) Was versteht man unter Minimum-Material-Prinzip LMS? Bei Fertigung wird zuerst erreichte Grenzma lsst keinen weiteren Materialabtrag zu, ohne Toleranzen zu verletzen. Dieses Ma wird zum Nennma gemacht. => viel Ausschuss 87) Was versteht man unter wirksames Maximum-Material-Ma MMVS? Es ist das Ma der gedachten Umhllung geometrisch idealer Form, das sich aus dem Zusammenwirken von MMS und der grten zulssigen Form- und Lagetoleranz beim Fgen eines Werkstoffes ergibt. Fr Wellen: MMWS = MMS + Form/Lagetoleranz Fr Bohrungen: MMWS = MMS Form/Lagetoleranz 88) Was versteht man unter wirksames Minimum-Material-Ma LMVS? Entsprechend 87) existiert auf ein LMVS, welches bei der Reziprozittsbedingung wirksam wird 89) Was besagt die Maximum-Material-Requirement MMR? MMR ist ein sehr wirtschaftlicher Tolerierungsgrundsatz, da hiermit Kompensationen mglich sind. Die Form/Lagetoleranz kann berschritten werden, wenn die Maabweichungs geringer ist (Bei Spielpassungen zB) 90) Welche Toleranzanalysen gibt es? Arithmetische Toleranzanalyse (Worst Case) Statistische Toleranzanalyse (%, Kosten senken) 91) Was heit eine worst case Betrachtung im Bezug auf Toleranzanalyse? Arithmetische Toleranzanalyse (Extrembetrachtung) => Absolute Austauschbarkeit 92) Was besagt die arithmetische Toleranzanalyse? Fr alle Merkmale Grenzmae bilden und damit Schliema und dessen Toleranz bestimmen 93) Wann ist die statistische Toleranzanalyse zu benutzen? Wenn es der Kunde aus Kostengrnden verlangt 94) Wie ist die Standardabweichung definiert? S = Standardabweichung (Ma fr die Streuung der Werte einer Zufallsvariable um ihren Mittelwert)

95) Was ist es eine Merkmalskette? Kombination von Einzelmerkmalen 96) Was ist Schliemerkmal? Aus Kombination von Einzelmerkmalen ergibt sich automatisch ein relevantes Schliemerkmal 97) Wann bildet sich eine Normalverteilung? Normalverteilung/Gau-Verteilung (Glockenkurve) reale Fertigung statistische Verteilung 98) Welche Gren sind kennzeichnend fr die Gausche Verteilung? Mittelwert der Grundgesamtheit

Standardabweichung der Grundgesamtheit 99) Wie ist der Mittenma (Mittelma) definiert? Hufigste Wahrscheinlichkeit (Maximalpunkt der Glockenkurve)


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100) Was heit 2*3 Sigma? Statistische Schlietoleranz 101) Wie sind Herstellkosten von den geforderten Toleranzen abhngig? Je kleiner die Toleranz, desto grer die Herstellungskosten


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K. 5.5 Dimensionierung (Grundlagen MKL I sowie tiefergehende Fragen MKL II)1) Nennen Sie die Aufgaben des Dimensionierungsprozesses Geometrische Abmessungen unter dem Kriterium der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit bestimmen, Geeignete Werkstoffe, Fertigungsverfahren und Oberflchenstrukturen auswhlen 2) Was bedeutet Dimensionierung Bestimmung der optimalen Werkstoffe und deren Behandlungen, sowie Bauteilabmessungen zur Erfllung der Funktionssicherheit im Nutzungszeitraum unter den individuellen RB des Anwendungsfalles 3) Erklren Sie die grundstzliche Vorgehensweise beim Dimensionierungsprozess I. aus Geometrie und Belastung die Beanspruchungsgre B bestimmen II. aus Werkstoffkennwerten, Bauteilversuchen, Umgebungsbedingungen die Beanspruchbarkeit R ermitteln III. Sicherheit gegen Versagen an der Stelle A berechnen => SA= RA / BA IV. aus Randbedingungen, Tabellen / Datenbanken, Kundenwnschen den minimalen Sicherheitsfaktor bestimmen V. Dimensionierung berprfen. 4) Schreiben Sie die Dimensionierungsgleichung hin und erklren Sie die einzelnen Terme S = R/B Sicherheit = Beanspruchbarkeit des Werkstoffes/Beanspruchung des Bauteils 5) Wie bestimme ich die Beanspruchbarkeit Die Beanspruchbarkeit wird aus Werkstoffkennwerten, Bauteilversuchen und Umgebungsbedingungen bestimmt 6) Was sind Sicherheitsfaktoren Quotienten aus Beanspruchbarkeit und Beanspruchung. Er drckt die Sicherheit gegen Versagen aus 7) Wozu werden Sicherheitsfaktoren verwendet Um zB. Streuwerte von Materialeigenschaften oder Unsicherheiten (zB. Betrunkener Doktorant, der eine Formel aufgestellt hat) auszumerzen 8) Nennen Sie fnf Unsicherheiten, die in einem Sicherheitsbeiwert bercksichtigt werden knnen - Streuung der Werkstoffeigenschaften - Streuung und Verteilung der Belastungen - Abweichungen der Geometrie - Unsicherheit der Randbedingungen - Belastungen - Berechnungsverfahren - Grenzen des Wissens 9) Erklren Sie den Begriff der statistischen Sicherheit Sicherheit, wenn R und B statistisch verteilt sind (Wahrscheinlichkeitsaussage) 10) Nennen Sie drei Versagensarten Bruch, Knicken, Unzulssige Verformung Vorstufen: Anriss, Korrosion und Verschlei, plastische Verformung 11) Nennen Sie die grundstzlichen Formen des Festigkeitsnachweises Statistischer Nachweis => Konzept der rtlichen Spannungen / Konzept der Nennspannungen Ermdungsnachweis => Konzept der Nennspannungen/Konzept der rtlichen Spannungen 12) Erklren Sie den Unterschied zwischen dem statischen und dem Ermdungsnachweis Statistischer Ermdungsnachweis: Zeitinvariante Beanspruchung (statisch), es wird mit den Maximalspannungen gerechnet und man findet einen Sprd/Verformungsbruch vor Ermdungsnachwei: Dynamische Beanspruchung mit wechselnder Belastung, Es wird mit Mittelspannungen und Spannungsamplituden gerechnet und man findet eine Ermdung vor (duktiler Riss => Sprdbruch) 13) Erklren Sie den Unterschied zwischen dem rtlichen und dem Nennspannungskonzept rtliches Spannungskonzept: Volumenfrmige Bauteile, Komplizierte Querschnittsformen Nennspannungskonzept: Stab- oder flchenfrmige Bauteile, einfache Querschnittsformen 14) Erklren Sie den Begriff der Beanspruchung. Von welchen Faktoren wird sie beeinflusst Die Beanspruchung hngt von der Belastung und der Geometrie ab 15) Nennen sie fnf Grundbelastungsflle Zug, Druck, Torsion, Biegung, Scherung 16) Klassieren Sie die Beanspruchungsarten abhngig von ihrem zeitlichen Verlauf Statisch (zB. Schwerkraft) Schwellend (periodische auf Zug oder Druck belastet. kritisch, da sich das Bauteil stndig verformt) Wechselnd (periodisch auf Zug und Druck belastet) 17) Beschreiben Sie den Einfluss der Geometrie auf die Beanspruchung Bei sinkendem Querschnitt steigt die Beanspruchung aufgrund der Verdichtung des Kraftflusses 18) Ordnen Sie den Kerbeinsfluss der Intensitt nach bei Biegung, Zug und Torsion Zug => Biegung => Torsion

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19) Zhlen Sie Indizien auf zur Bestimmung der Beanspruchungskritischen Stelle bei statischer Belastung Maximale Belastung, kleinste Querschnitte (=> Grte Spannungen), grte Kerbwirkung 20) Zeichnen Sie ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Kennzeichnen Sie und Erklren Sie alle relevanten Kenngren

21) Wie wird Dehnung definiert =l/l => Lngennderung/gesamte Lnge, Daher % 22) Welche Einheit hat Dehnung Prozent 23) Erklren Sie den ebenen Spannungszustand Die Spannungen liegen in einer Ebene => zwei Spannungen (x, y, in z-Richtung keine Torsion) Beispiel: Man zieht an einem Blech auf beiden Seiten => keine Spannungen in Z-Richtung 24) Erklren Sie den ebenen Dehnungszustand Anhand Beispiel aus 23) => Das Blech kann sich bei zu groer Last aber auch verdnnen => Dadurch entsteht eine Dehnung auch in z-Richtung (Dreichachsig!) 25) Zeichnen Sie den Verlauf einer Biegespannung ber der Zeit verursacht durch eine Punktlast

(Biegespannung konstant) 26) Zeichnen Sie den Verlauf einer Biegespannung ber der Zeit verursacht durch eine Umfangslast Bei Umfangslast: Biegespannung cosinusfrmiger Verlauf 27) Warum ist das Verstndnis fr Spannungsverlufe im Bauteil wichtig Aus dem Spannungsverlauf ergeben sich die Belastungen im Bauteil, was fr die Auslegung der LSS sehr wichtig ist 28) Zeichnen Sie den Mohrschen Spannungskreis fr den eindimensionalen Spannungszustand Eindimensionale Beanspruchung: zB. Zugversuch

29) Zeichnen Sie den Mohrschen Spannungskreis fr den zweidimensionalen SpannungszustandZweidimensionale Beanspruchung: zB. Biegebalken

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30) Zeichnen Sie den Mohrschen Spannungskreis fr den dreidimensionalen Spannungszustand

31) Was besagt der Mohrsche Spannungskreis Mittels dem Mohrschen Spannungskreis kann man ablesen, unter welchem Winkel (wird doppelt gezhlt von der x-Achse zur Bezugsachse) die grte Schub- bzw. Normalspannung herrscht und wo die Hauptspannungen sind. Hieraus kann man dann fr duktile bzw. sprde Werkstoffe die Normalspannungshypothese bzw. Schubspannungshypothese anwenden. 32) Zeichnen Sie am Mohrschen Spannungskreis die Versagensgrenze fr duktile Werkstoffe

Schubspannungshypothese: 2 Parallelen zu x-Achse, alles darber/darunter versagt. 33) Zeichnen Sie am Morschen Spannungskreis die Versagensgrenze fr sprde Werkstoffe

Normalspannungshypothese: 2 Parallelen zur y-Achse, alles weiter links/rechts versagt. 34) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines ungekerbten Zugstabs bei einem rein elastischen Werkstoffverhalten

35) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines ungekerbten Biegestabs bei einem rein elastischen Werkstoffverhalten

36) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines ungekerbten Torsionsstabs bei einem rein elastischen Werkstoffverhalten

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37) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines gekerbten Zugstabs

Die Nennspannungen werden grer 38) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines gekerbten Biegestabs

39) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines gekerbten Torsionsstabs

40) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf im Lngsschnitt eines ungekerbten Biegestabs bei einem ideal elastisch-plastischen Werkstoffverhalten

vollplastische Auslegung 41) Wie wird die plastische Formzahl definiert Die plastische Formzahl hngt vom Querschnitt und Beanspruchungsart ab. 42) Wie wird das Formdehngrenzenverhltnis definiert definiert das Verhltnis von elastisch ermittelter Maximalspannung am Bauteil zur vorhandenen Dehngrenze fr 0,2 % plastische Verformung 43) Erklren Sie das Prinzip von de St. Venant hinreichende Entfernung von der Krafteinleitungsstelle Abstand von Krafteinleitungsstelle ab dem Einfluss vernachlssigbar = hinreichende Entfernung 44) Wie lautet das Widerstandsmoment eines Biegestabs mit einem Kreisquerschnitt 3 W b = *D /32 45) Wie lautet das Widerstandsmoment eines Torsionsstabs mit einem Kreisquerschnitt 3 W t = *D /16 46) Wie lautet das Widerstandsmoment eines Biegestabs mit einem Rechteckquerschnitt W b = bh/6 47) Wie lautet das Widerstandsmoment eines Torsionsstabs mit einem Rechteckquerschnitt W b = bh/6 (keine Technische Bedeutung) 48) Berechnen Sie das maximal zulssige Torsionsmoment fr einen Torsionsstab aus 42CrMo4 mit einem Durchmesser von 20mm 3 Mt = T* *D /16 T(42CrMo4) = 330MPa (Torsionswechselfestigkeit) => Mt = 518 Nm 49) Nennen Sie die drei wichtigsten Vergleichsspannungshypothesen Normalspannungs-, Schubspannungs, Gestaltnderungshypothese

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50) Welche der Vergleichsspannungshypothesen werden angewendet bei Bauteilen mit sprden Werkstoffeigenschaften Normalspannungshypothese 51) Welche der Vergleichsspannungshypothesen werden angewendet bei Bauteilen mit duktilen Werkstoffeigenschaften Schubspannungshypothese, Gestaltnderungsenergiehypothese 52) Erklren Sie den Unterschied zwischen der Fliebedingung nach Tresca und der nach v. Mises Fliebedingung nach Tresca: Schubspannungshypothese Fliebedingung nach v.Mises: Gestaltnderungshypothese 53) Wozu dienen Spannungshypothesen Im Normalfall wird ein Bauteil mehrachsig beansprucht. Werkstoffkennwerte werden aber fr gewhnlich mittels einachsigen Spannungsversuchen (Zugprobe zB) gemessen. Die Umrechnung von Mehrachsigen Spannungszustnden auf vergleichbarere Einachsige Spannungszustnde erfolgt mit diesen Festigkeits/Spannungshypothesen. 54) Erklren Sie den Unterschied zwischen Normalspannungshypothese und der Gestaltnderungsenergiehypothese Normalspannungshypothese: Bei der grten Normalspannung versagt das Bauteil Gestaltnderungsenergiehypothese: Normalspannungen erzeugen zustzliche Schubspannungen 55) Zeichnen Sie an einem Zugstab den Verlauf der Bruchflche eines duktilen Werkstoffs (Mattes und Glattes Aussehen der Bruchflche dank Einschnrungen) 56) Zeichnen Sie an einem Zugstab den Verlauf der Bruchflche eines sprden Werkstoffs

Rauhes, aber glnzendes Aussehen der Bruchflche, dank Aufreisen an eingelagerten Krnern und Poren 57) Zeichnen Sie an einem Torsionsstab den Verlauf der Bruchflche eines duktilen Werkstoffs Bruchlinie geht unter 45 zur Querschnittsebene durch das Material (vgl. Kreidestck) 58) Zeichnen Sie an einem Torsionsstab den Verlauf der Bruchflche eines sprden Werkstoffs Bruchlinie geht glatt durchs Material

59) Nennen Sie den Unterschied zwischen der Kerbform- und der Kerbwirkungszahl Kerbformzahl: Ist nur von der Kerbform abhngig und fr statische Belastungen einzusetzen Kerbwirkungszahl: Beeinflusst auch dynamische Belastungen 60) Wie ist die Kerbformzahl definiert

61) Was sagt die Kerbformzahl aus Sie ist ein dimensionsloser Faktor, welcher Spannungsberhhungen im Kerbgrund gegenber der Nennspannung im Kerbquerschnitt angibt (Konstante aus Norm) 62) Mit welchen konstruktiven Manahmen kann die Kerbspannung herabgesetzt werden Grere Kerbradius oder Entlastungskerben 63) Welcher Spannungszustand herrscht an der Oberflche eines Kerbgrundes an einem Zugstab Zweiachsiger Spannungszustand 64) Zeichnen Sie qualitativ die Spannungsverteilung unter der Oberflche beim Kugel-Ebene-Kontakt

65) Wo tritt nach der Hertzschen Theorie der grte Spannungsbetrag auf Grter Schubspannungsbetrag unterhalb der Kontaktflche Dimensionierung 33 Fragenkatalog, August 2009

66) Zhlen Sie die Grundstzliche Formen des Festigkeitsnachweises auf Statischer Nachweis (Einmal feste Draufdrcken) Ermdungsnachweis (Millionen mal leicht Draufdrcken) 67) Beschreiben Sie den Schadensmechanismus bei dynamischer Beanspruchung Ermdung 68) Nennen Sie drei Faktoren, die die Schwingfestigkeit beeinflussen Einfluss von der Oberflchenbeschaffenheit (Qualitt), der Bauteilgre und Einflsse der Umgebung 69) Kennzeichnen Sie die Achsen eines Whlerdiagramms Nennspannungsamplitude Sa ber der ertragbaren Schwingspielzahl (beides Log-werte) 70) Teilen Sie eine Whlerlinie in drei markante Bereiche auf und beschreiben Sie diese 4 5 Kurzzeitfestigkeit: Unterhalb von 10 ,10 Schwingspielen. Bereich wird kritisch bei Hohen plastischen Dehnamplituden. 4 6 Zeitfestigkeit: zwischen 10 und 2*10 Schwingspielen. Lineare Abfall bei doppellogarithmischer Darstellung (Basquin-Gleichung) 6 Dauerfestigkeit:

2009 08 fragenkatalog ipek mkl vollstaendig verb

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