MBT31F-XX1-N01 Fallaufgabe Seilbagger

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.
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.