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Maschinenelemente II / Konstruktionsübung II (ME II)7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Machine Elements II / Design Exercise II)
Modulverantwortliche/r: Stephan Tremmel Lehrende:
Stephan Tremmel
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 15.8.2017
Maschinenelemente II (16305)
Startsemester: |
SS 2018 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Im Praktikum Konstruktionsübung II besteht zum Teil Anwesenheitspflicht.
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Maschinenelemente II
(Vorlesung mit Übung, 4 SWS, Stephan Tremmel, Mi, 14:15 - 15:45, H9; Do, 14:15 - 15:45, H8)
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Übungen zu Maschinenelemente II
(Übung, 2 SWS, Stephan Tremmel, Mi, 8:15 - 9:45, H8)
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Konstruktionsübung II
(Praktikum, 2 SWS, Stephan Tremmel et al., Do, 8:00 - 12:00, KTmfk-SR, PGS)
Empfohlene Voraussetzungen:
Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:
Maschinenelemente I / Konstruktionsübung I (WS 2017/2018)
Technische Darstellungslehre (WS 2017/2018)
Inhalt:
Elastische Verbindungen – Federn Elemente lagern
Elemente rotatorisch lagern – Wälzlager
Elemente rotatorisch lagern – Gleitlager
Elemente rotatorisch lagern – Gasgeschmierte Lager, Magnetlager
Elemente linear lagern
Fluide führen Elemente dichten
Statische Dichtungen
Dynamische Dichtungen
Bewegung anpassen
Antriebssysteme und Antriebsstränge
Getriebe
Stirnzahnräder und Stirnradgetriebe
Umlaufrädergetriebe
Kegelradgetriebe
Schneckengetriebe
Verlustleistung und Getriebewirkungsgrad
Gestaltung von Zahnrädern und Zahnradgetrieben
Hüllgetriebe
Kupplungen
Bremsen
Grundlagen der Tribologie
Lernziele und Kompetenzen:
- Fachkompetenz
- Wissen
- ME II
Die Studierenden erwerben Wissen über
Gummifedern, Gas- und Flüssigkeitsfedern
die gängigen Radial- und Axialwälzlagerbauformen, deren spezifische Merkmale und Eigenschaften sowie deren sachgerechte Einbindung in die Umgebungskonstruktion
die wesentlichen Merkmale und Eigenschaften der verschiedenen Gleitlagerbauarten
gasgeschmierte rotatorische Lager und rotatorische Magnetlager
Linearlager, Klassifizieren von Linearlagern nach deren Wirkprinzip
Antriebssysteme, Antriebsstränge und Antriebskomponenten
Drehmoment- und Drehzahlkennlinien von Antriebs- und Arbeitsmaschinen
Zahnradherstellung und gebräuchliche Zahnradwerkstoffe
die häufigsten Zahnradschäden und deren Ursachen
die Wirkungsgrade sowie die Schmierung von Zahnradgetrieben
die wesentlichen Merkmale und Eigenschaften der unterschiedlichen Riemenarten, -scheiben und –getriebe
die wesentlichen Merkmale und Eigenschaften der unterschiedlichen Kettenarten, -räder und –getriebe
die Grundlagen der Tribologie
- Verstehen
- ME II
Die Studierenden gewinnen funktionsorientiertes Verständnis für und Überblick zu gängigen Maschinenelementen sowie Vertiefung zahlreicher Maschinenelemente unter Berücksichtigung derer spezifischen Merkmale, Eigenschaften und Einsatzbedingungen. Im Einzelnen für:
rotatorische Wälzlager und Wälzlagerungen
die elastohydrodynamische Schmiertheorie und die Schmierung von Wälzlagern
Grenzdrehzahlen von Wälzlagern
die konstruktive Gestaltung von Wälzlagerstellen, insbesondere Passungswahl und Lageranordnungen
rotatorische Gleitlager und das Klassifizieren von Gleitlagern nach deren Wirkprinzip
die hydrodynamische Schmiertheorie und die Wirkungsweise hydrodynamischer Gleitlager
die Gestaltung von hydrodynamischen Gleitlagern
Dichtungen und Dichtungssysteme sowie das Klassifizieren statischer und dynamischer Dichtungen und die Auswahl von Dichtungen unter Berücksichtigung gegebener technischer Randbedingungen
Last- und Beschleunigungsdrehmomente und zu reduzierende Trägheitsmomente
Getriebe als wichtige mechanische Komponente in Antriebssträngen und das Klassifizieren von Getrieben nach deren Wirkprinzipien
Stirnräder und Stirnradgetriebe, hierbei Verständnis des Verzahnungsgesetzes und der Geometrie der Zykloiden-, Triebstock- und Evolventenverzahnung, letztere für Gerad- und Schrägverzahnung mit und ohne Profilverschiebung
Umlaufrädergetriebe, deren Bauarten, Merkmale und Eigenschaften sowie Berechnung von Standübersetzung und Standwirkungsgrad, Drehzahlen und Umlaufübersetzungen und Drehmomente
Kegelräder und Kegelradgetriebe
Schneckenverzahnungen und Schneckengetriebe
Ursachen und Kenntnis über die Größenordnung von Verlustleistung und Erwärmung in Zahnradgetrieben
die Gestaltung von Zahnrädern und Zahnradgetrieben unterschiedlicher Bauarten
Riemengetriebe, Klassifizierung unterschiedlicher Riemengetriebe
Kettengetriebe, die Mechanik der Kette (Polygoneffekt) sowie Klassifizierung unterschiedlicher Kettengetriebe
nicht-schaltbare und schaltbare Kupplungen und Klassifizieren von Kupplungen nach deren Funktions- und Wirkprinzipien
mechanische, hydrodynamische und elektrische Bremsen sowie deren wesentlichen Merkmale und Eigenschaften und das Klassifizieren von Bremsen nach deren Hauptfunktion und deren Wirkprinzipien
tribologische Systeme und tribologische Kontakte sowie für Reibung, Verschleiß und Schmierung
Schmierstoffe als Maschinenelement
- Anwenden
- ME II
Die Studierenden wenden das Gelernte an bei der Berechnung von:
zug-/druckbeanspruchten, biegebeanspruchten und torsionsbeanspruchten Federn, insbesondere Tellerfedern und Schraubenfedern
Tragfähigkeit von Wälzlagern für statische und dynamische Betriebszustände auf Basis von DIN ISO 76 und DIN ISO 281 (nominelle und erweiterte modifizierte Lebensdauer), sowie der Steifigkeit von Wälzlagern und des Reibmoments von Wälzlagern auf Basis des Modells von PALMGREN
Trocken- und Festschmierstoffgleitlagern
hydrodynamischen Radial- und Axialgleitlagern in Anlehnung an DIN 31652 ff
Tragfähigkeit bzw. Lebensdauer von Linearwälzführungen in Anlehnung an DIN ISO 14728
Antriebssystemen, Antriebssträngen und Antriebskompnenten, insbesondere von Last- und Beschleunigungsdrehmomenten
Übersetzungen, Wirkungsgraden und Drehmomentverhältnissen in Getrieben
Verzahnungsgeometrien unter Berücksichtigung der Verzahnungsgrenzen (Spitzgrenze, Unterschnitt) auf Basis von DIN 3960
am Zahnrad wirkenden Kräfte und Ermittlung der Zahnfuß- und der Grübchentragfähig-keit in Anlehnung an DIN 3990
Tragfähigkeit von Stirnrädern in Planetengetrieben unter Berücksichtigung der Besonderheiten im Hinblick auf Lastaufteilung und Randkranzbeanspruchung des Hohlrades
Verzahnungsgeometrien und Beurteilung der Eingriffsverhältnisse an Kegelradgetrieben; Analyse der am Kegelrad wirkenden Kräfte und Ermittlung der Zahnfuß- und der Grübchentragfähigkeit in Anlehnung an DIN 3991
Verzahnungsgeometrien von Schnecken und Schneckenrädern; Analyse der an Schnecke und Scheckenrad wirkenden Kräfte sowie Ermittlung der Zahnfuß-, der Grübchen- und der Verschleißtragfähigkeit sowie der Durchbiegung der Schneckenwelle und der Temperatursicherheit für einfache Anwendungsfälle in Anlehnung an DIN 3996
Dimensionierung und Gestaltung von Zahnrädern, Zahnradwellen und Getriebegehäusen
wirksamen Kräften in Riemengetrieben
Vorauswahl von Ketten und Grobdimensionierung von Kettengetrieben
Auswahl von Kupplungen unter Berücksichtigung gegebener technischer Randbedingungen
Auswahl von Bremsen unter Berücksichtigung gegebener technischer Randbedingungen; Grundlegende Berechnungen an Bremsen zu deren Vorauswahl bzw. Dimensionierung.
KÜ II
Übertragen der in den Lehrveranstaltungen Maschinenelemente I und Maschinenelemente II vermittelten Fach- und Methodenkompetenzen auf eine neue Aufgabenstellung aus dem Be-reich der Zahnradgetriebe (d. h. mehrstufige Stirn-, Kegelrad- oder Schneckengetriebe, Umlauf-rädergetriebe oder Kombinationen hieraus), hierzu:
Berechnung von Teil- und Gesamtübersetzungen, gegebenenfalls Stand-, Umlaufübersetzungen und Drehzahlverhältnisse bei Umlaufrädergetrieben
Berechnung maßgeblicher Verzahnungsgrößen an gerad-, schräg- und doppelschrägverzahnten Stirnrädern mit Evolventenverzahnung bei Stumpf-, Normal- und Hochver-zahnung sowie mit und ohne Profilverschiebung, an Kegelrädern, Schnecken und Schneckenrädern
Berechnung der an der Verzahnung wirkenden Nennbelastungen (Drehmomente, Zahnkräfte)
Beurteilung der Tragfähigkeit der Verzahnung durch Überprüfung der Sicherheiten gegen Zahnbruch und Grübchenbildung in Anlehnung an DIN 3990 Methode C bei Stirnrädern bzw. DIN 3991 bei Kegelrädern bzw. durch Überprüfung der Sicherheiten gegen Zahnbruch, Grübchenbildung, Verschleiß, elastische Verformung und Erwärmung bei Schneckengetrieben in Anlehnung an DIN 3996
Bestimmung von Wellenabmessungen unter Tragfähigkeits- und Steifigkeitsaspekten und Auslegung von Welle-Nabe-Verbindungen
Beurteilung der Tragfähigkeit und Lebensdauer ausgewählter Wälzlager unter Berücksichtigung von DIN ISO 76 (statische Tragfähigkeit) und DIN ISO 281 (nominelle und erweiterte modifizierte Lebensdauer)
Beurteilung von Tragfähigkeit, Stabilität, Verschleiß und Wärmebilanz ausgewählter hydrodynamischer Gleitlager unter Berücksichtigung von DIN 31652
Gestaltung mechanischer Antriebskomponenten, insbesondere Achsen und Wellen, Lagerungen, Dichtverbindungen, Zahnrädern und Getriebegehäusen unter Berücksichtigung von Funktions- und Kostenaspekten.
- Analysieren
- ME II
Die Studenten verstehen Zusammenhänge durch:
Aufzeigen von Querverweisen zu den in der Lehrveranstaltung Wälzlagertechnik zu erwerbenden Kompetenzen über rotatorische Wälzlager und Wälzlagerungen
Aufzeigen von Querverweisen zu den in den Lehrveranstaltungen Regelungstechnik und Elektrische Antriebstechnik zu erwerbenden Kompetenzen über Antriebssysteme, Antriebsstränge und Antriebskomponenten
Befähigung, die an ausgewählten Maschinenelementen vorgestellten tribologischen Einflussfaktoren in einen übergeordneten Kontext zu stellen; hierbei Aufzeigen von Querverweisen zu den in der Lehrveranstaltung Tribologie und Oberflächentechnik zu erwerbenden Kompetenzen.
KÜ II
Die Studenten verstehen Zusammenhänge durch Analyse eines Getriebekonzepts auf Basis einer Prinzipskizze
- Evaluieren (Beurteilen)
- ME II
Die Studierenden erlernen Möglichkeiten zur Einschätzung:
der konstruktiven Ausführung von Wälzlagerungen
der konstruktiven Ausführung von Gleitlagerungen
der Eingriffsverhältnisse in Stirnradgetrieben
KÜ II
Die Studierenden erlernen praktische Möglichkeiten zur Einschätzung der Eingriffsverhältnisse und der Laufruhe der Verzahnung - Erschaffen
- ME II
Die Studierenden erlernen das Gestalten, die Auswahl sowie die Auslegung vorwiegend beweg-ter Maschinenelemente, insbesondere:
die Auswahl geeigneter Wälzlager zur detaillierten Gestaltung von Wälzlagerstellen
die Auswahl geeigneter Gleitlager und deren Grobgestaltung
die Auswahl und Grobgestaltung von Stirnzahnrädern
die Auswahl und Grobgestaltung von Kegelrädern
KÜ II
Die Studenten erlernen die Umsetzung des Getriebekonzepts in einen funktions-, fertigungs- und montagegerechten Entwurf, der normgerecht in einer Technischen Zeichnung darzustellen ist, sowie Auslegung maßgeblicher Getriebekomponenten, wie Wellen, Zahnräder und Lagerungen. Dies wird abgeschlossen durch die Erstellung einer komplexen Zusammenbauzeichnung in Form einer normgerechten technischen Zeichnung als Detailentwurf des Zahnradgetriebes, hierbei Rückgriff auf die in der Lehrveranstaltung Technische Darstellungslehre I erworbenen Kompetenzen.
- Lern- bzw. Methodenkompetenz
- Die Studierenden erlernen Verfahren und Methoden zur Einschätzung und Bewertung von Ma-schinenelementen, einschließlich der Befähigung, Berechnungsansätze und Gestaltungsgrund-sätze auch auf andere Maschinenelemente, die nicht explizit im Rahmen der Lehrveranstaltung behandelt wurden, zu übertragen.
- Selbstkompetenz
- KÜ II
Die Studierenden werden im Praktikumsbetrieb zur selbständigen Arbeitseinteilung und Einhal-tung von Meilensteinen befähigt. Weiterhin erlernen die Studierenden eine objektive Beurteilung sowie Reflexion der eigenen Stärken und Schwächen sowohl in fachlicher (u. a. in den Tutoren- und Betreuersprechstunden sowie den Testatsbesprechungen) als auch in sozialer Hinsicht (u. a. bei der Diskussion von Lösungen in Kleinstgruppen). - Sozialkompetenz
- KÜ II
Die Studierenden erarbeiten selbstständig die Ziele der Konstruktionsübung. In der gemeinsamen Diskussion geben Betreuer, studentische Tutoren und Kommilitonen wertschätzendes Feedback.
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Maschinenbau (Bachelor of Science): 4. Semester
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Bachelor of Science) | Pflichtmodule | Maschinenelemente II)
- Maschinenbau (Bachelor of Science): 5. Semester
(Po-Vers. 2009s | TechFak | Maschinenbau (Bachelor of Science) | Pflichtmodule | Maschinenelemente II)
- Maschinenbau (Bachelor of Science): 4. Semester
(Po-Vers. 2009w | TechFak | Maschinenbau (Bachelor of Science) | Pflichtmodule | Maschinenelemente II)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Maschinenelemente II (Prüfungsnummer: 45401)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 45401 Vorlesung Maschinenelemente II (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 120, 5.0 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Die Note ergibt sich zu 100% aus der Klausur.
- Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019, 2. Wdh.: SS 2019
1. Prüfer: | Stephan Tremmel (100618) |
- Termin: 27.09.2018, 08:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 04.04.2019, 11:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 26.09.2019, 08:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 15.06.2020
Konstruktionsübung II (Prüfungsnummer: 45402)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 45402 Praktikum Konstruktionsübung II (Studienleistung, Form: Praktikumsleistung, unbenotet, Dauer: -, 2.5 ECTS, Prüfung).
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- Studienleistung, Praktikumsleistung, unbenotet, 2.5 ECTS
- weitere Erläuterungen:
Für den Erwerb des Scheins als Dokumentation der erbrachten Studienleistung muss eine in schriftlicher und zeichnerischer Form vorliegende, eigenständig erstellte Ausfertigung, bestehend aus Berechnungen und Technischen Handzeichnungen testiert sein. Diese Ausfertigung stellt eine konstruktive Lösung einer gegebenen Aufgabenstellung dar. Die Ausarbeitung ist eigenständig zu erstellen und verbindlich zu einem vorab definierten Termin abzugeben.
- Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: SS 2019
1. Prüfer: | Stephan Tremmel (100618) |
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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