Bitte lösen Sie die folgenden Aufgaben.
Wenn Sie Skizzen erstellen sollen, so reichen Handskizzen. Bei Berechnungen legen Sie bitte auch den Lösungsweg mit bei; nur die Angabe der berechneten Ergebnisse reicht nicht aus.
1. Sieben Hauptaufgaben der Konstruktion werden nach VDI-Richtlinie 2221
in insgesamt 4 Phasen der Konstruktion systematisiert.
Nennen Sie diese 4 Phasen in der korrekten Reihenfolge und ordnen Sie diesen Phasen die jeweils zu definierenden Festlegungen zu.
Nennen Sie zu jeder Phase ein praktisches Beispiel, welche speziellen Arbeiten dabei notwendig sind.
2. Nennen Sie die Unterschiede von direkt und indirekt festgelegten Produkteigenschaften!
Nennen Sie jeweils mindestens ein Beispiel!
3. Gestaltungsgrundregeln sind gestaltbestimmende Vorschriften und Regeln,
die beim Konstruieren im Allgemeinen und beim Entwerfen im Besonderen vorrangig eingehalten werden sollten.
Nennen Sie die drei Gestaltungsgrundregeln, die zu beachten sind!
Nennen Sie zu jeder der Gestaltungsgrundregeln ein kleines Beispiel!
4. Was verstehen Sie unter dem Prinzip der Selbsthilfe?
Nennen Sie dazu zwei praktische Beispiele!
5. Die Leichtbauweise ist eine Konstruktionsphilosophie, die eine maximale Gewichtseinsparung zum Ziel hat.
Ziel des Leichtbaus ist die Einsparung von Rohstoffen, Kosten und Energie bei der Nutzung eines Produkts.
Nennen Sie die 5 Leichtbaustrategien, nach denen heute in der Regel konstruiert wird!
6. In Kapitel 4.4.4 wurden für die Veranschaulichung der Kosten beim Einsatz des Leichtbaus einige Berechnungen zur Gegenüberstellung des Einsatzes von Aluminium oder GFK als Leichtbauwerkstoff gegenüber dem herkömmlichen Stahl
dargestellt.
Nun soll eine ähnliche Kostenrechnung für den Einsatz von CFK durchgeführt werden.
Als Ausgangskonstruktion soll wieder die Rahmenkonstruktion des Rechenbeispiels
aus Kapitel 4.4.4 dienen:
b Breite des Profils in mm
h Höhe des Profils in mm
E Elastizitätsmodul (E-Module) des eingesetzten Werkstoffs in N/mm2
I Flächenträgheitsmoment in mm4
Die Kennwerte für die Dichte, den E-Modul sowie der KW-Faktor sind nochmals in Tab. F.1 zusammengestellt (entspricht Tab. 4.2)
Folgende Gewichtsverhältnisse sollen für dieRahmenkonstruktion gelten:
Strukturgewicht des Kastenaufbaus des Kleintransporters
( Gewicht des eingesetzten Werkstoffes → Stahl): 1 200 kg
Nutzlast (Last, die transportiert werden soll → bleibt konstant): 1 000 kg
Gesamtgewicht des Transporteraufbaus: 2 200 kg
Tab. F.2 zeigt die herstellungs- und entwicklungsbedingten Faktoren, die für die Herstellung von CFK (im Vergleich zu Stahl) angenommen werden sollen.
Berechnen Sie bitte folgende Kennwerte:
• Gewichtsverhältnis beim Einsatz von CFK gegenüber Stahl
• das notwendige Strukturgewicht im Vergleich zu 1200 kg eingesetztem Stahl
• Gesamtgewicht der Rahmenkonstruktion
• Einsparung an Gewicht durch Einsatz von CFK
• der prozentuale Anteil an CFK gegenüber Stahl am Gesamtgewicht
• die Einsparung an Diesel bei Zugrundelegung von 1,30 €/l Diesel
bei einer Laufleistung von 100 000 km
Berechnen Sie die Herstellungskosten bei Kenntnis der in Tab. F.2
zusammengestellten Kostenfaktoren.
Bei welcher Laufleistung hätte sich die Steigerung der Herstellungskosten bei Nutzung von CFK durch die Einsparung an Diesel amortisiert?
7. Ein Lager soll auf eine Welle aufgeschoben werden – siehe Abbildung:
Zeigen Sie anhand einer Skizze, wie die Welle gestaltet werden sollte, sodass das Lager an der Stirnfläche angeschlagen werden kann und die Montage (und auch die Demontage) nicht zu Beschädigungen der Wellenoberfläche führt.
8. Was verstehen Sie unter Doppelpassungen?
Ist es sinnvoll, diese bei einer Konstruktion einzusetzen?
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