MBT31F SGD-Einsendeaufgabe

1.
Sie erhalten von Ihrer Konstruktionsabteilung den Auftrag eine Getriebewelle auszulegen. Folgende Daten wurden Ihnen von der Konstruktionsabteilung hierfür zur Verfügung gestellt.

Die Getriebewelle wird über das Zahnrad 3 mit einem Drehmoment Md = 70 Nm angetrieben. Über das Zahnrad 2 werden 70 % dieses Drehmomentes abgeleitet. Die Welle ist in den Lagern A und B in Lagerschalen aus einer CuSnZn-Legierung (Rotguss) gelagert. Die Räder 1 und 3 sind mit der Welle mittels Passfeder und das Rad 2 mittels eines Zylinderstiftes formschlüssig verbunden. Rad 2 besteht aus einem Zahnkranz, der mit 4 Sechskantschrauben mit der Nabe kraftschlüssig verbunden ist.

(Zeichnung)
Abb. F.1: Getriebewelle

Überprüfen Sie zeichnerisch (Kräftelageplan) und rechnerisch die Auflagekräfte FA und FB. An den Lagerstellen A und B sowie am Rad 2 sind die Biegemomente in der Welle von Ihnen zu ermitteln. Im Lager B ist zusätzlich die Biegespannung (axiales Widerstandsmoment) zu berechnen. Wählen Sie für die ermittelte Biegespannung einen geeigneten Wellenwerkstoff aus, wenn 1,6-fache Sicherheit gegen bleibende Verformung verlangt wird. Der in der Zeichnung dargestellte Zylinderstift aus E 335 wird auf Abscherung beansprucht. Bestimmen Sie den erforderlichen Durchmesser eines genormten Stiftes, wenn 4-fache Sicherheit gefordert wird.

Berechnen Sie das erforderliche metrische ISO-Gewinde der 4 Sechskantschrauben am Zahnkranz. Das Drehmoment soll rein kraftschlüssig durch das Reibmoment zwischen Zahnkranz und Nabe übertragen werden. Als Schraubenwerkstoff ist 5.6 zu wählen. Der Haft-Reibungskoeffizient ergibt sich aus der Werkstoffpaarung Stahl/Cu-Sn-Legierung für trockenen Zustand und ist aus dem Tabellenbuch zu entnehmen. Es wird 4-fache Sicherheit gegen bleibende Verformung verlangt. Die
Lagerschalen aus Rotguss am Lager A dürfen maximal mit einer Flächenpressung pzul = 4 N/mm2 belastet werden. Überprüfen Sie, ob das geforderte Bauverhältnis von Lagerbreite zu Lagerdurchmesser b : d = 1,5 : 1 eingehalten werden kann, wenn die Lagerkraft FA = 4 kN beträgt.