PES2
VDi2221, Sowie Maschinenelemente des PES2 Unterrichtes an der ZHAW
VDi2221, Sowie Maschinenelemente des PES2 Unterrichtes an der ZHAW
Pflichtenheft:
Pflichtenheft:
Definition: Realisierung aller Anforderungen durch den Lieferanten beschreiben lassen
Ersteller: Lieferant
Aufgabe: Definieren WIE und WOMIT Anforderungen zu realisieren sind.
Bemerkung: Pflichtenheft enthält Lastenheft mit Realisierung der Anforderungen.
Beschreiben sie die drei Anforderungstypen:
Beschreiben sie die drei Anforderungstypen:
Festforderung: gekennzeichnet durch quantitative Angaben
(z.B. Getriebeübersetzung (i = 12) oder beschreibende Angaben (z.B. aussetzender Betrieb)
Festforderungen müssen erfüllt werden. Eine Überschreitung ändert den Wert des Produktes nicht. Ein fester Wert
Mindestanforderung: die jeweils zur günstigen Seite hin über- oder unter-
schritten werden dürfen (z.B. größerer Verstellbereich, kleinerer Energieverbrauch, höhere Lebensdauer). Mindestanforderungen müssen erfüllt werden. Bei Überschreitung zur günstigen Seite wird der Wert des Produktes erhöht. Mindest-/Maximalforderungen brauchen zwingend eine Messgrösse / Einheit
Wunsch: die nach Möglichkeit ohne Mehraufwand berücksichtigt
werden sollen (z.B. gutes Design, Baukastenprinzip, zentrale Bedienung). Wünsche müssen nicht erfüllt werden. Erfüllung der Wünsche erhöht den Wert des Produktes
Anforderunslieste:
Anforderunslieste:
Definition: Zusammenstellung aller Daten und Informationen durch den Konstrukteur für die Konstruktion von Produkten.
Ersteller: Konstrukteur
Aufgabe: Definieren von Zweck und Eigenschaften der Anforderungen.
Bemerkung: Anforderungsliste entspricht erweitertem Pflichtenheft
Lastenheft:
Lastenheft:
Definition: Anforderungen des Kunden als Liefer- und Leistungsumfang zusammenstellen.
Ersteller: Kunde
Aufgabe: Definieren WAS und WOFÜR zu lösen ist.
Bemerkung: Lastenheft enthält Anforderungen und Rand- bedingungen
Erklären sie das Pareto-Prinzip:
Erklären sie das Pareto-Prinzip:
20% der Ursache sind oft für 80% der Wirkung verantwortlich oder die letzten 20% kosten 80% des Aufwandes!
Warum ist eines Saubere Produktentwicklung wichtig:
Warum ist eines Saubere Produktentwicklung wichtig:
Gesamtkosten für Produkt entstehen in erster Linie durch den Konstruktionsbereich, während dieser selbst nur wenig zur Kostenentstehung beiträgt.
Wie Lautet die Norm der Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme:
Wie Lautet die Norm der Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme:
VDI 2206
Ausarbeiten (Nach VDI 2221):
Ausarbeiten (Nach VDI 2221):
Das Ausarbeiten bedeutet, alle Fertigungs- und Montageangaben in Zeichnungen und Stücklisten festzulegen mit der erforderlichen Dokumentation.
Entwerfen (Nach VDI 2221):
Entwerfen (Nach VDI 2221):
Das Entwerfen besteht aus dem Gestalten von Teilen, Baugruppen und Verbindungen bis zum fertigen Produkt.
Die Drei Arbeitsschritte des Konzipieren (Nach VDI 2221):
Die Drei Arbeitsschritte des Konzipieren (Nach VDI 2221):
- Funktionen festlegen und Funktionsstruktur aufstellen.
- Physikalische Prinzipien für das Wirkprinzip festlegen.
- Geometrie, Bewegungen und Stoffarten als Lösungsprinzip festlegen.
Planen (Nach VDI 2221):
Planen (Nach VDI 2221):
Erklärt die Aufgabe durch Erfassen der Anforderungen, die in einer Anforderungsliste festgelegt werden.
Wie sind die vier Phasen der Produktentwicklung:
Wie sind die vier Phasen der Produktentwicklung:
Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten
Vergleich der Regelverhalten:
PID Regler, D Anteil:
PID Regler, D Anteil:
- Abweichung Soll - Ist wird differenziert
- D-Anteil misst die Änderung des Fehlers und reagiert darauf (Reagiert nicht auf Regelabweichung sondern nur auf Änderungsgeschwindigkeit)
- Wird nur als PD- oder PID-Regler verwendet
PID Regler, I Anteil:
PID Regler, I Anteil:
- Abweichung Soll - Ist wird aufintegriert
- I-Anteil stellt sicher, dass die Regelabweichung eliminiert wird
- Reagiert langsam TN: Nachstellzeit
PID Regler, P Anteil:
PID Regler, P Anteil:
- Abweichung Soll - Ist wird proportional verstärkt
- P-Anteil ist nicht in der Lage den Fehler ganz auf 0 zu bringen (Regelabweichung)
- Ein zu hoher P-Anteil kann das System schwingen lassen
- Reagiert unmittelbar
Regelung mit und ohne Vorsteuerung:
Was ist Regeln mit Vorsteuerung
Was ist Regeln mit Vorsteuerung?
- Zusätzlich zur Stellgrösse aus dem Regler wird aus dem Sollwert auch mit der Vorsteuerung eine Stellgrösse berechnet.
- Höhere Genauigkeit ohne die Stabilität zu gefährden.
Was ist Regeln?
Was ist Regeln?
- Sollwert w(t) wird mit der Rückführung (gemessene Ausgangsgrösse) zur Regelabweichung e(t) verrechnet.
- Der Regler berechnet daraus die Stellgrösse u(t).
- So kann auf den effektiven Istwert reagiert werden.
Was ist Steuern?
Was ist Steuern?
- Sollwert w(t) wird in Stellgrösse u(t) umgerechnet.
- Die Strecke wird direkt mit dieser Stellgrösse betrieben.
- Kein Feedback (kann nicht auf Abweichungen reagieren)
Geben Sie die drei Passungsarten an:
Spiel, Übermass- und Übergangspassung
Skizze von gebräuchlichen Antrieben bei Schrauben. Benennen Sie den Antrieb?
Inbus, Torx, Sechskant
Wie wird bei Reibschluss Kraft übertragen?
Nur über Reibkraft zwischen den Teilen
Was ist grosser Nachteil beim Schweissen gegenüber Kleben?
Grosse Wärmeneinbringung -> Spannungen und Verzug
Welche Gleitlagertypen kennen Sie?
Hydrostatisch, hydrodynamisch und selbstschmierend
Was ist Unterschied zwischen Welle und Achse?
Welle: rotiert und überträgt Moment
Achse: steht, kein Moment und ist Lagerung für rotierende Teile
Geben Sie je zwei Vor- und Nachteile des Fräsens an.
Vorteile: hohe Genauigkeit, sehr flexibel,
Nachteile: langsames Verfahren, grosser Materialaufwand.
Gilt die Festigkeit als mechanische oder physikalische Eigenschaft eines Werkstoffs?
Mechanische Eigenschaft
Welche Einteilung für Metalle kennen Sie?
Eisen- (Stahl und Guss) und Nichteisenmetalle (Leicht- und Schwermetalle)
Was ist der Unterscheid zwischen Steuern und Regeln?
Steuern ist ohne Feedback (Open Loop), Regeln ist mit Feedback des Systems (Closed Loop)
Nennen Sie zwei wichtige Punkte beim Brainstorming.
Keine Frage und Kritiken, Quantität vor Qualität, jede Idee wird aufgeschrieben...
Wer erstellt das Lastenheft? Kunde oder Lieferant?
Kunde
Was ist der Vorteil von Faserverbundwerkstoffen?
- Sehr gute mechanische Eigenschaften (insbesondere sehr hohe Steifigkeit)
- Sehr schwer und aufwändig zu verarbeiten (ausser Halbzeug)
- Sehr leicht
- Sehr teuer
- Sehr schlecht rezyklierbar
Vergleich Alu-Stahl (3Punkte):
Stahl ist gegenüber Alu:
3x steifer (E-Modul Stahl = 210 GPa / Alu = 70 GPa)
3x schwerer (�� Stahl = 7.8 g/cm3 / Alu = 2.7 g/cm3)
3x billiger
Was ist der Vorteil von Kunststoffen?
- Meist sehr günstiger Werkstoff
- Schlechte mechanische Eigenschaften
- Sehr viele Halbzeuge verfügbar (Rohre, Profile...)
- Einfach zu bearbeiten
- Korrosionsbeständig
- Sehr verschiedene Eigenschaften
- Chemische Beständigkeit
- Mechanische Eigenschaften
- „Spezialeigenschaften“ (zB Farbe, Transparenz)
- Schlecht rezyklierbar
Was ist der Vorteil von Aluminium?
- Gutes Verhältnis von Gewicht zu Steifigkeit
- Gute Korrosionsbeständigkeit
- Viel verschiedene Halbzeuge verfügbar
- Einfacher zu bearbeiten als Stahl
- Optisch ansprechend (eloxierbar)
- Eher teuer
Was ist der Vorteil von Stahl?
- „Günstiger“ Werkstoff
- Gute Verfügbarkeit
- Sehr gute mechanische Eigenschaften Eher schwierig zu bearbeiten
- Schlechte Korrosionsbeständigkeit
- Grosse Vielfalt
- Festigkeit / Steifigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
- Sehr grosser Preis-Range
- Für jedes Bedürfnis gibt es den passenden Stahl
E-Modul vs. Dichte
Was sind die Wichtigsten Auswahl Kriterien eines Werkstoffes?
Was sind die Wichtigsten Auswahl Kriterien eines Werkstoffes?
Mechanische Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Herstellverfahren für Bauteile
Kosten
Wie sind die Werkstoffe eingeteilt?
-
- 1 / 181
-
Flashcards
Was ist das Harmonic Drive?
Was ist das Harmonic Drive?
- Sehr grosses Übersetzungsverhältnis (bis zu 1:160 in einer Stufe).
- Spielfrei
- Keine Selbsthemmung trotz Übersetzungsverhältnis.
Wie kommen die Verschiedenen Übersetzungsstufen beim Planetengetriebe zustande?
Wie kommen die Verschiedenen Übersetzungsstufen beim Planetengetriebe zustande?
Je nachdem, welches Rad angetrieben wird und wo der Abtrieb ist, sind verschiedene Übersetzungsverhalten möglich.
Was sind die Vorteile des Planetengetriebes
Was sind die Vorteile des Planetengetriebes?
- Typisches Übersetzungsverhältnis pro Stufe 1:3.5 – 1:8
- Mehrstufige Getriebe möglich
- Zum Beispiel bei 3 Stufen 1:40 – 1:512
Was ist ein Planetengetriebe?
Was ist ein Planetengetriebe?
- Ein Planetengetriebe besteht aus einem inneren Sonnenrad, mehreren Planetenrädern und einem äusseren Hohlrad.
- Die Planetenräder sind miteinander über einen Träger verbunden.
Was sind die Vorteile des Schneckengetriebes?
Was sind die Vorteile des Schneckengetriebes?
- Schneckengetriebe haben hohe Übersetzungen (bis zu 1:150) bei relativ tiefem Wirkungsgrad (0.45 – 0.96).
- Schneckengetriebe sind oft selbsthemmend.
- Aufgrund der Selbsthemmung werden sie zum Beispiel oft bei Verstell- oder Hub-Systemen eingesetzt.
Was ist ein Schneckengetriebe?
Was ist ein Schneckengetriebe?
- Schneckengetriebe bestehen aus einer Schnecke und einem Schneckenrad.
- Die Achsen sind in der Regel 90° zueinander angeordnet.
Was sind die Vorteile des Kronenradgetriebes?
Was sind die Vorteile des Kronenradgetriebes?
- In der Regel ist der Winkel zwischen den Achsen 90° und die Achsen haben einen gemeinsamen Schnittpunkt.
- Zylinderrad in axialer Position frei.
- Keine axialen Kräfte auf Zylinderrad.
- Es sind Übersetzungen bis i = 15 möglich.
Was ist ein Kronenradgetriebe?
Was ist ein Kronenradgetriebe?
- Beim Kronenradgetriebe stehen die An- und die Abtriebsachse winklig zueinander.
- Das Kronenradgetriebe besteht aus einem Zylinderrad (Ritzel) und einem Kronenrad.
Was sind die Vorteile des Kegelradgetribes?
Was sind die Vorteile des Kegelradgetribes?
- Typischerweise ist der Achswinkel 90°. Es sind aber auch andere Winkel möglich.
- Kegelradgetriebe zeichnen sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad von rund 0.94 – 0.98 aus.
- Typischerweise sind Übersetzungen bis i = 8 möglich.
- Ein Nachteil der Kegelradgetriebe ist, dass diese sehr genau eingestellt werden müssen.
Was ist ein Kegelradgetriebe?
Was ist ein Kegelradgetriebe?
- Beim Kegelradgetriebe stehen die An- und die Abtriebsachse winklig zueinander.
- Typischerweise haben die Achsen einen gemeinsamen Schnittpunkt.
- Die Zahnräder sind sogenannte Kegelräder.
Was sind die Vorteile eines Stirnradgetribes?
Was sind die Vorteile eines Stirnradgetribes?
- Stirnradgetriebe sind relativ günstig herzustellen, da alle Zahnräder nur Aussenverzahnungen aufweisen.
- Strinradgetriebe ist die meist verwendete Getriebeform.
- Strinradgetriebe zeichnen sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad von rund 0.94 – 0.98 aus.
- Pro Stufe sind typischerweise Übersetzungen von bis zu 1:6 sind möglich.
Was ist ein Stirnradgetriebe?
Was ist ein Stirnradgetriebe?
- Bei Stirnradgetriebe sind alle Achsen parallel.
- Die Zahnräder (Stirnräder) berühren sich am Umfang. Es sind gerade oder schräge Verzahnungen möglich.
Nennen sie einige Getriebearten:
Was sind die Aufgaben eines Getriebes?
Was sind die Aufgaben eines Getriebes?
- Schlupflose Übertragung einer Leistung oder einer Drehbewegung bei konstanter Übersetzung.
- Wandlung des Drehmoments oder der Drehzahl.
- Drehrichtungsfestlegung zwischen Antreibs- und Abtreibswelle.
- Bestimmung der Wellenlage (Antriebs-/Abtriebswelle) zueinander.
Von was ist die Wahl des Verfahrens abhängig?
Von was ist die Wahl des Verfahrens abhängig?
- Form und Grösse des Werkstücks
- Werkstoff
- Mass-, Form-, Lagetoleranzen Oberflächengüte
- Stückzahlen
- Betriebliche Gegebenheiten
Vor- und Nachteile des Schleifen?
Vor- und Nachteile des Schleifen?
Vorteile
- Sehr hohe Genauigkeit und Oberflächenqualität bis 1 μm.
- Hohe Flexibilität
- Es können sehr harte Materialien geschliffen werden.
Nachteile:
- Sehr langsam, da wenig Abtragleistung
- Teuer
Welche zwei Arten des Schleifen gibt es?
Definition Schleifen:
Definition Schleifen:
Beim Schleifen wird die schnell drehende Schleifscheibe über das Werkstück bewegt. Beim Schleifen sind nur sehr geringe Abtragsleistungen möglich.
Vor- und Nachteile des Drehen/Fräsen:
Vor- und Nachteile des Drehen/Fräsen:
Vorteile:
Sehr flexible Verfahren
Für kleine Stückzahlen geeignet (jedoch recht hohe Programmierkosten)
Sehr hohe Genauigkeit und Oberflächengüte erreichbar. Typisch bis +/- 0.02 mm
Nachteile:
Langsames Verfahren
Grosser Materialaufwand
Werkzeuge des Drehen:
Drehen Definition:
Drehen Definition:
Beim Drehen wird das Werkzeug entlang dem schnell drehenden Werkstück geführt.
Geeignet für rotationssymetrische Teile
Fräsen Definition:
Fräsen Definition:
Beim Fräsen wird der schnell drehende Fräser entlang dem Werkstück geführt.
Giessen Vor- und Nachteile:
Giessen Vor- und Nachteile:
Vorteile:
Sehr wirtschaftlich bei hohen Stückzahlen
Relativ hohe Genauigkeit
Komplexe Formen möglich
Materialschonend
Nachteile:
Hohe Initialkosten
Gefügestruktur
Beschränkt auf gewisse Materialien
Giessen definition:
Giessen definition:
Flüssiges Material (Metall oder Kunststoff) wird in Form gegossen, wo es aushärtet.
Gehäuse Schweissen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
Gehäuse Schweissen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
- Fügen
- Kombination von mehreren Einzelteilen (Vorteil: Profile oder Rohre)
- Kleinere Stückzahlen
- Kann wirtschaftlich sein
- Vielfältiges Material
Gehäuse Fräsen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
Gehäuse Fräsen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
- Trennen
- Zeitaufwändig und teuer
- Sehr hohe Genauigkeit und Oberflächenqualität
- Nahezu beliebiges Material
Gehäuse Tiefziehen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
Gehäuse Tiefziehen, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
- Umformen und Trennen Ausstanzen und Tiefziehen
- Hohe Stückzahlen (teure Werkzeuge)
- Vor allem bei besonderen Legierungen
Gehäuse gekantetes Blech, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
Gehäuse gekantetes Blech, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
- Urformen und Trennen
- Abwicklung ausschneiden und abkanten
- Kleine Stückzahlen
- Günstig und schnell
- Vielfältige Werkstoffe
Gehäuse Druckguss, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
Gehäuse Druckguss, beschreiben sie die Vorteile und die eingesetzte Methode:
- Urformen
- Hohe Stückzahlen (teure Werkzeuge)
- Hohe Genauigkeit
- Hohe Wirtschaftlichkeit
- Nur bestimmte Werkstoffe: Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Zinklegierungen
In welche Kategorien wird die Fertigungstechnik eingeteilt?
In welche Kategorien wird die Fertigungstechnik eingeteilt?
Urformen (z.B. Giessen), Umformen (z.B. Biegen), Trennen (z.B. Fräsen), Fügen (z.B. Schweissen), Beschichten (z.B. Verzinken), Stoffeigenschaften ändern (z.B. Wärmebehandlung)
Einteilung der Verfahren, wie Lautet die Norm?
Einteilung der Verfahren, wie Lautet die Norm?
DIN 8580
Was ist Fertigungstechnik?
Was ist Fertigungstechnik?
- Formgebung von Bauteilen
- Verändern von Eigenschaften (Härte, Korrosionsschutz)
- Montage zu gebrauchsfähigen Erzeugnissen
Beispiel Bewertungsmatrix:
Wie viele Bewertungsstufen gibt es bei VDI 2225 und was bedeuten sie?
Wie viele Bewertungsstufen gibt es bei VDI 2225 und was bedeuten sie?
0: ungenügend,1: Minimum, 2: genügend, 3: gut, 4: idea
Bewertung der Gefundenen Lösungen (z.B. VDI 2225):
Bewertung der Gefundenen Lösungen (z.B. VDI 2225):
Gewichtung in mehreren Stufen (unterteilt in Klassen und Bereichen)
Summe der Gewichtungen für jeden Teilbereich der nächst grösseren Klasse / Bereichs immer 100%
Absolute Gewichtung ist das Produkt der Gewichtungen der einzelnen Stufen
Beschreibe die Galeriemethode des Mindmappings:
Beschreibe die Galeriemethode des Mindmappings:
Jeder Teilnehmer generiert seinen eigenen Lösungsansatz und skizziert diesen.
Lösungen werden wie in einer „Galerie“ aufgehängt und von allen Teilnehmern zusammen diskutiert. So sollen sich die Teilnehmer gegenseitig inspirieren. Lösungen können aussortiert oder zusammengeführt werden.
Verbleibende Lösungen werden aufgrund des Inputs verfeinert.
Beschreibe die 6-3-5 Methode des Mindmappings:
Beschreibe die 6-3-5 Methode des Mindmappings:
6 Teilnehmer, jeder kriegt ein Blatt und teilt es in 3x6 Felder auf
Jeder Teilnehmer generiert 3 Lösungsansätze
Nach 3-5 Minuten werden alle Blätter gleichzeitig nach rechts weitergegeben
Jeder Teilnehmer entwickelt die Ideen auf dem Blatt weiter
Wie ist das Vorgehen beim Brainstorming?
Wie ist das Vorgehen beim Brainstorming?
Gruppen von 4-7 Teilnehmenden, am besten eine Mischung aus Fachleuten und Laien.Teilnehmende äussern spontan ihre Ideen.Der Moderator schreibt alle Ideen für die Teilnehmenden gut sichtbar aufTeilnehmende lassen sich von den Ideen der Kollegen und Kolleginnen inspirieren und bauen auf bestehende Ideen auf oder kombinieren diese.Moderator hilft bei nachlassendem Ideenfluss mit Fragen nach.Alle Ideen, sowohl mögliche wie auch unmögliche, werden akzeptiert und notiert.
Keine Fragen, Kommentare oder Kritik zu den einzelnen Ideen.
Quantität steht vor Qualität.Das Aufbauen auf bzw. das Kombinieren von bestehenden Ideen ist erwünscht.Jede geäusserte Idee wird aufgeschrieben. Dauer: 10 - 30 Minuten
Was ist Brainstorming und was sind die Vorteile?
Was ist Brainstorming und was sind die Vorteile?
Viele Ideen innerhalb kürzester Zeit finden.
Brainstorming ist eine der ältesten und wohl bekanntesten Kreativitätstechniken.
Benenne die Methoden für das Konzipieren, sowie ihre Behandlungen:
Benenne die Methoden für das Konzipieren, sowie ihre Behandlungen:
Konventionelle Methoden:
■ Analyse von Veröffentlichungen
■ Analyse bekannter technischer Systeme
■ Anregungen durch Analogien
■ Erkenntnisse aus Versuchen
Kreative Methoden:
■ Brainstorming
■ Brainwriting
■ Methode 635
■ Mind Mapping
Systematisch - analytische Methoden:
■ Morphologischer Kasten
■ Ordnende Gesichtspunkte
■ Einsatz von Konstruktionskatalogen
■ Problemlösungsbaum
