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Belegarbeit Konstruktion, SoSe 2019 Konstruktion eines Wellenhalters zum Entgraten von Kegelradwellen Kaiser, Franz; 1234567; MAB2016 Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel Däne, Mark; 2345678; MB2015 Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel Schwarzer, Peter; 3456789; MAB2016 Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel

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Belegarbeit Konstruktion, SoSe 2019

Konstruktion eines Wellenhalters zum Entgratenvon Kegelradwellen

Kaiser, Franz; 1234567; MAB2016

Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel

Däne, Mark; 2345678; MB2015

Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel

Schwarzer, Peter; 3456789; MAB2016

Nachname, Vorname; Matrikelnummer; Matrikel

Gruppe

Abgabe am 29.07.2019

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Inhaltsverzeichnis

0 Aufgabenstellung 20.1 Arbeitspakete 4

0.2 Hinweise 8

0.3 Wochen- und Zeitplan 9

0.4 Bewertungsübersicht 9

0.5 Gestaltung der Kapitel 10

0.6 Bewertungskriterien 11

1 Vorbetrachtungen und Anforderungsliste 121.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1 13

1.2 Gliederungsebene 2, Überschrift 2 13

2 Konzeption 142.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1 14

2.1.1 Gliederungsebene 3, Überschrift 1 14

2.1.2 Gliederungsebene 3, Überschrift 2 14

3 Modellierung, Zeichnungsableitung sowie Montage- und Betriebsanleitung 153.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1 15

3.2 Gliederungsebene 2, Überschrift 2 16

4 Konstruktionskritische Analyse 17

Anhang iA. Technische Zeichnungen iB. Gliederungsebene 1, Überschrift 2 i

Symbol- und Indexverzeichnis ii

Abbildungsverzeichnis iii

Tabellenverzeichnis iv

Literaturverzeichnis v

I

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0 Aufgabenstellung

Die folgende Abbildung 0.1 zeigt links den Arbeitsraum einer Entgratungsmaschine, der mit einer Kegelradwelle bestückt ist.

Abbildung 0.1: Arbeitsraum einer Entgratungsmaschine / Welle vor der Entgratung

Nachdem die Welle mittels Niederhalter fixiert ist, wird das Backenfutter in Rotation versetzt, währenddessen das Entgratungswerkzeug die Zahnkontur am Fuß der Verzahnung bearbeitet. Infolge des Fertigungsprozesses der Verzahnungsgeometrie verbleibt dort der Großteil der Spane, vgl. Abbildung 0.1 rechts. Nach etwas mehr als einer halben Umdrehung wird parallel zum Entgraten auf der gegenüberliegenden Seite gebürstet bzw. poliert.

Positioniert wird die Welle mithilfe eines Tellers aus Aluminium, vgl. Abbildung 0.1 rechts und Abbildung 0.2. Zusätzlich dient eine Schraube als Verdrehsicherung, so dass die Welle während des Entgratens nicht in Rotation versetzt wird.

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Abbildung 0.2: Kegelradwelle und Positionierhilfe

Infolge der großen Vielfalt hinsichtlich der zu entgratenden Kegelradwellen werden diverse unterschiedliche Teller als Positionierhilfe benötigt. Neben dem vorzuhaltenden Stauraum hat diese Vielzahl an Hilfselementen insbesondere negative Auswirkungen auf die Rüstzeit der Maschine, da immer erst einmal geprüft werden muss, welcher Teller zur aktuellen Welle passt und dieser entsprechend in das Futter eingespannt werden muss.

Aus diesem Grund soll ein universaler Wellenhalter für die hier gezeigte Entgratungsmaschine entwickelt werden.

Um die geforderte Universalität abzusichern, stehen exemplarisch vier Zeichnungen von Kegelradwellen (z.B. die größte und die kleinste) zur Verfügung, vgl. Anhang

Spezifische Anforderungen an den Wellenhalter

Alle Kegelradwollen sollen mithilfe des Werkzeugs entgratet werden, so dass die Rüstzeit der Maschine sinkt.

Auch zukünftige Kegelradwellen sollen durch das Werkzeug positioniert und gehalten werden können.

Schnelle und einfache Anpassung bei Wellenwechsel

Genauigkeit hinsichtlich Koaxialität/Rundlauf: 0,3 mm

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Aufgabenstellung

0.1 Arbeitspakete

1. Vorbetrachtungen und Anforderungsliste

Machen Sie sich zunächst mit der Geometrie von Kegelrädern vertraut, indem Sie folgende Aspekte beleuchten:

- Formen von Kegelrädern- Übersetzung und Kegelwinkel- Abmessungen von Zahn und Rad- Grenzzähnezahl und Profilverschiebung

Schreiben Sie ein MathCAD-File, das aus den gegebenen Verzahnungsgrößen (siehe technische Zeichnungen) alle weiteren Geometriegrößen berechnet.

Erarbeiten Sie außerdem eine detaillierte Anforderungsliste (vgl. Abbildung 0.3), wobei die bereits gegebenen Anforderungen natürlich enthalten sein sollen.

Abbildung 0.3: Auszug aus einer Anforderungsliste [PB04]

Im Laufe der Belegbearbeitung werden weitere Anforderungen hinzukommen, andere werden möglicherweise entfallen. Passen Sie Ihre Anforderungsliste immer dem aktuellen Entwicklungsstand an.

Versuchen Sie dennoch, bereits in diesem Arbeitspaket eine möglichst vollständige Anforderungsliste zu erstellen. Um die spezifischen Anforderungen an Ihr Produkt leichter zu identifizieren, sollten Sie die folgende Liste von Produktmerkmalen nutzen, vgl. Abbildung 0.4.

Versuchen Sie, Ihre Anforderungen möglichst konkret zu formulieren.

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Aufgabenstellung

Abbildung 0.4: Hauptmerkmalsliste [PB04]

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Aufgabenstellung

2. Konzeption

Entwickeln Sie mindestens zwei Konzepte zur Gestaltung der Vorrichtung und bewerten Sie diese anhand selbstgewählter Bewertungskriterien. Nutzen Sie die Bewertungsskala der VDI 2220 (vgl. [PB04]) und geben Sie Einflussgrößen eines jeden Kriteriums an. Wählen Sie schlussendlich ein tragfähiges Konzept aus.

Leiten Sie aus Ihren Konzepten eine allgemeingültige Funktions- und die konzeptspezifischen Wirkstrukturen ab.

Abbildung 0.5 zeigt exemplarisch die Gesamtfunktion einer Prüfmaschine sowie die enthaltenen Teilfunktionen.

Abbildung 0.5: Gesamtfunktion (a) und Teilfunktionen (b) einer Prüfmaschine [PB04]

In [PB04] wird neben Gesamt- und Teilfunktion auch zwischen Haupt- und Nebenfunktion differenziert. Dieses Vorgehen muss nicht zwingend adaptiert werden.

Achten Sie auf eine möglichst lösungsneutrale Formulierung der Funktionen.

3. Modellierung, Zeichnungsableitung sowie Montage- und Betriebsanleitung

Modellieren Sie das von Ihnen gewählte Konzept im Baugruppenkontext unter Verwendung der Skelett- bzw. Adaptermethode.

Leiten Sie aus Ihrem 3D-Modell den vollständigen Zeichnungssatz, d.h. Bauteil- und Baugruppenzeichnungen, ab. Darüber hinaus sind Anleitungen hinsichtlich Montage und Betrieb anzufertigen.

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Aufgabenstellung

4. Konstruktionskritische Analyse

Diskutieren Sie die Baugruppe hinsichtlich folgender Punkte:

Fertigung und Montage

Toleranzen und Genauigkeit

Kraftfluss und Struktursteifigkeit

Verbindungselemente

Kosten (qualitative Abschätzung/Vergleich)

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Aufgabenstellung

0.2 Hinweise

Gruppenarbeit

Die Studierenden schließen sich zu Gruppen mit je 3 bis 4 Mitgliedern zusammen und teilen mir dies per Mail mit (unter Angabe von: Name, Matrikel, Matrikelnummer).

Ihnen wird dann eine entsprechende Gruppennummer zugewiesen.

Software

Die Erstellung der Dokumentation erfolgt auf Basis dieser Formatvorlage (Word), deren Gliederung beizubehalten ist.

Die Software zur Erstellung der Berechnungsdokumentation ist Mathcad. Darüber hinaus kann auch Mathematica verwendet werden.

Die Software zur 3D-Modellierung und zur Erstellung der 2D-Zeichnungen ist CATIA V5.

Sowohl Berechnungen als auch technische Zeichnungen sind dem Beleg im Anhang beizufügen.

Abgabe und Bewertung

Die Abgabe des Beleges erfolgt in gebundener Form. Darüber hinaus sind alle relevanten CAD-, Mathcad-, Mathematica- sowie doc/pdf-Files auf einer beschrifteten CD-ROM beizufügen.

Wird der Abgabetermin (29.07.2019) nicht eingehalten, so verschlechtert sich der Bewertungsgrad der Note wöchentlich um 0.3 bzw. 0.4.

Wie im Zeitplan definiert (vgl. Tabelle 0.1), erfolgt eine Zwischenbewertung der Arbeitspakete (außer AP5) auf Basis Ihrer Ausarbeitungen. Zu den entsprechenden Terminen präsentieren Sie Ihre Ergebnisse in Form eines 15 minütigen Vortrages (PowerPoint-Präsentation).

Zur Bewertung senden mir alle Gruppen (!) Ihre Ausarbeitungen (Berechnungen und Präsentation) am Dienstag vor den Verteidigungen bis 20 Uhr. Angaben zur Mail:

o Betreff: Beleg Konstruktion, <Gruppennummer>, <Nr. des Arbeitspaketes>

o Format: je ein pdf-File für Ausarbeitung, Berechnung und Präsentation

Dateiname: <Gruppennummer>_<Nr. des Arbeitspaketes>_<Inhalt>.pdf(für <Inhalt> entsprechend „Ausarbeitung“, „Berechnung“ oder „Präsentation“ einsetzen)

Sie erhalten Ihre Note direkt im Anschluss an Ihre Präsentation bzw. an den sich anschließenden Fragenteil.

Den Einzelbewertungen der Arbeitspakete ist folgende Gewichtung zugeordnet:

AP1 20%; AP2 35%; AP3 35%; AP5 10%

Der so entstehende Mittelwert ist Ihre Belegnote, vgl. Tabelle 0.2, wobei der Gesamtbeleg noch einen negativen Einfluss von bis zu einem Notengrad haben kann, sofern gravierende Mängel vorliegen.

Die Belegnote ist gleichzeitig Ihre Note im Fach Konstruktion.

Konsultationen und Anmerkungen

Konsultationen finden in den ungeraden Wochen, donnerstags in der 3. UE, Raum 73/216 statt.

Anregungen und Kritik zu dieser Formatvorlage werden gern entgegengenommen und sind per Mail zu senden an [email protected] .

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Aufgabenstellung

0.3 Wochen- und Zeitplan

Tabelle 0.1: Zeitplan zur Belegbearbeitung

Tag & Ort Jahr KWArbeitspaket

zur PräsentationBeleg-

gruppenBeleggruppe Uhrzeit

15 A1/B1 16:30 - 17:00

16 A2/B2 17:00 - 17:30

17 A3/B3 17:30 - 18:00

18 A A4/B4 18:00 - 18:30

19 B A5/B5 18:30 - 19:00

20

21

22

23 A

24 B

25 Lehrveranstaltungsende

26 A KW28, 12.07.2019

27 BAP3

Zeitplan

Belegvorstellung

Wochenplan

2019

Terminblockdonnerstags,5. und 6. UE,

73-217 Christi Himmelfahrt

AP1

AP2

Belegabgabe: 29.07.2019

0.4 Bewertungsübersicht

Tabelle 0.2: Bewertungsübersicht

AP1 (20%) AP2 (35%) AP3 (35%) AP4 (10%)Einfluss

GesamtbelegBelegnote

A1

A2

A3

A4

Beleg-gruppe

Noten

Beleg Konstruktion

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Aufgabenstellung

0.5 Gestaltung der Kapitel

Inhalte der einzelnen Kapitel sollen sein:

- Erläuterung der grundlegenden Vorgehensweise

- Aussagekräftige Skizzen und Darstellungen hinsichtlich der Gestaltung der Konstruktionselemente

- Darlegung einiger Berechnungsschritte (Meilensteine), jedoch nicht der vollständigen Berechnung

- Tabellen und Diagramme

- Interpretation von Ergebnissen, Ableitung von Handlungsempfehlungen

- Erläuterung der durchgeführten Iterationen (auch kapitelübergreifend) und Hervorheben von Stellschrauben

- Erläuterung zum Optimierungsprozess (auch kapitelübergreifend)

Der Fließtextanteil sollte stark begrenzt sein. Sämtliche Berechnungen (Mathcad, Mathematica) sind dem Anhang beizufügen.

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Aufgabenstellung

0.6 Bewertungskriterien

AP1: Vorbetrachtungen

Qualität des MathCAD-Files

Vollständigkeit der Anforderungsliste

AP2: Konzeption

Qualität der Konzepte und deren Bewertung nach VDI 2220

Gestalt und Darstellung der Herstellteile, Kraftfluss, Fertigungsverfahren etc.

Berücksichtigung der Anforderungen

Funktions- und Wirkstrukturen

AP3: Modellierung, Zeichnungssatz sowie Montage- und Betriebsanleitung

Modellierung im Baugruppenkontext mit Skelett- bzw. Adaptermethode

Korrekte 2D-Zeichnungsableitung der Baugruppe inkl. Stückliste

Nachvollziehbarkeit und Qualität der Montage- und Betriebsanleitung

AP4: Konstruktionskritische Analyse

Kritische Auseinandersetzung mit dem Ergebnis

Erarbeitung von Handlungsempfehlungen hinsichtlich einer möglichen Optimierung

Gesamtbeleg

Berücksichtigung und Einarbeitung der Kritik

Nutzung der Formatvorlage

Gesamteindruck

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Vorbetrachtungen und Anforderungsliste

1 Vorbetrachtungen und Anforderungsliste

Abbildungsmaster

Abbildung 1.6: Kegelritzelwelle

Sie können die hier aufgeführte rahmenlose Tabelle samt Abbildung und Beschriftung kopieren und an eine neue Stelle einfügen. Anschließend ersetzen Sie die alte Abbildung durch eine neue. Die Beschriftung der Abbildung wird dann sowohl direkt als auch im Abbildungsverzeichnis aktualisiert (RMT, Felder aktualisieren).

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Vorbetrachtungen und Anforderungsliste

1.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1

Überschriften der verschiedenen Gliederungsebenen können Sie ebenfalls über copy & paste an die entsprechenden Stellen einfügen. Alternativ dazu können Sie die Formatvorlagen oder die Funktion „Format übertragen“ verwenden.

1.2 Gliederungsebene 2, Überschrift 2

Text / Abbildungen / Tabellen

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Konzeption

2 Konzeption

Text / Abbildungen / Tabellen

2.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1

Text / Abbildungen / Tabellen

2.1.1 Gliederungsebene 3, Überschrift 1

Text / Abbildungen / Tabellen

2.1.2 Gliederungsebene 3, Überschrift 2

Text / Abbildungen / Tabellen

14

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Modellierung, Zeichnungsableitung sowie Montage- und Betriebsanleitung

3 Modellierung, Zeichnungsableitung sowie Montage- und Betriebsanleitung

Text / Abbildungen / Tabellen

3.1 Gliederungsebene 2, Überschrift 1

Tabellenmaster

Tabelle 3.3: Verzahnungstabelle (Auszug)

Sie können die hier aufgeführte rahmenlose Tabelle samt Inhalt und Beschriftung kopieren und an eine neue Stelle einfügen. Anschließend ersetzen Sie die alte Tabelle durch eine neue. Die Beschriftung der Tabelle wird dann sowohl direkt als auch im Tabellenverzeichnis aktualisiert (RMT, Felder aktualisieren).

3.2 Gliederungsebene 2, Überschrift 2

Formel-/Gleichungsmaster15

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Modellierung, Zeichnungsableitung sowie Montage- und Betriebsanleitung

tan (δ 1)=sin (Σ)u+cos (Σ)

Gl. 3.1

Sie können die aufgeführte rahmenlose Tabelle samt Formel/Gleichung und Beschriftung kopieren und an eine neue Stelle einfügen. Anschließend können Sie die Formel bearbeiten und die Beschriftung aktualisieren (RMT, Felder aktualisieren).

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Konstruktionskritische Analyse

4 Konstruktionskritische Analyse

Text / Abbildungen / Tabellen

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Anhang

Anhang

A. Technische Zeichnungen

siehe Downloadseite

B. Gliederungsebene 1, Überschrift 2

Weitere Gliederungsebenen sind im Anhang nicht vorgesehen.

Text / Abbildungen / Tabellen

i

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Symbol- und Indexverzeichnis

Symbol Einheit Bezeichnung

δ 1 rad Teilkegelwinkel des treibenden Rades

Σ rad Achsenwinkel

u −¿ Zähnezahlverhältnis

… … …

ii

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 0.1: Arbeitsraum einer Entgratungsmaschine / Welle vor der Entgratung

Abbildung 0.2: Kegelradwelle und Positionierhilfe

Abbildung 0.3: Auszug aus einer Anforderungsliste [PB04]

Abbildung 0.4: Hauptmerkmalsliste [PB04]

Abbildung 0.5: Gesamtfunktion (a) und Teilfunktionen (b) einer Prüfmaschine [PB04]

Abbildung 1.1: Kegelritzelwelle

iii

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Tabellenverzeichnis

Tabelle 0.1: Zeitplan zur Belegbearbeitung

Tabelle 0.2: Bewertungsübersicht

Tabelle 3.1: Verzahnungstabelle (Auszug)

iv

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Literaturverzeichnis

[PB04] Pahl, G.; Beitz, W.; Feldhusen, J.; Grote, K.-H.

Pahl/Beitz KonstruktionslehreSpringer–Verlag, 6, Berlin u.a., 2004

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