Was sind Linearlager? Linearlager lagern und führen ein Bauteil entlang einer Führung. Linearlager können sowohl Gleitlager wie auch Wälzlager sein.

Wälzlager bestehen aus Ringen (Radiallager) oder Scheiben (Axiallager) zwischen denen die Wälzkörper abrollen. Ein Käfig zwischen den Wälzkörpern verhindert, dass sich die Körper gegenseitig berühren und hält sie in regelmässigen Abständen.

PES2

VDi2221, Sowie Maschinenelemente des PES2 Unterrichtes an der ZHAW

181

0.0 (0)

M. G.

Lernen

M. G.

Über diese Lernkartei

Diese Lernkarten decken grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der Mechatronik auf Universitätsniveau ab. Sie behandeln verschiedene Methoden der Produktentwicklung, insbesondere nach VDI 2221, sowie die Rolle von Reglern wie PID und deren Anteile. Die Karteikarten erläutern auch die Bedeutung von Lastenheft, Pflichtenheft und Anforderungslisten, sowie die Verfeinerung von Anforderungen durch Marktanalysen und Kundenbefragungen. Sie sind ideal für Studierende und Ingenieure, die ihr Verständnis der Mechatronik vertiefen und praktische Anwendungen in der Produktentwicklung erlernen möchten.

Karten

181

Lernende

Sprache

Deutsch

Kategorie

Mechatronik

Stufe

Universität

Erstellt / Aktualisiert

07.06.2019 / 08.01.2020

Ähnliche Karteien

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:

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:

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:

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:

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:

VDI 2206

Ausarbeiten (Nach VDI 2221):

Das Ausarbeiten bedeutet, alle Fertigungs- und Montageangaben in Zeichnungen und Stücklisten festzulegen mit der erforderlichen Dokumentation.

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):

Funktionen festlegen und Funktionsstruktur aufstellen.
Physikalische Prinzipien für das Wirkprinzip festlegen.
Geometrie, Bewegungen und Stoffarten als Lösungsprinzip festlegen.

Planen (Nach VDI 2221):

Erklärt die Aufgabe durch Erfassen der Anforderungen, die in einer Anforderungsliste festgelegt werden.

Wie sind die vier Phasen der Produktentwicklung:

Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten

Vergleich der Regelverhalten:

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:

Abweichung Soll - Ist wird aufintegriert
I-Anteil stellt sicher, dass die Regelabweichung eliminiert wird
Reagiert langsam TN: Nachstellzeit

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?

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?

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:

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Spiel, Übermass- und Übergangspassung

Skizze von gebräuchlichen Antrieben bei Schrauben. Benennen Sie den Antrieb?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Inbus, Torx, Sechskant

Wie wird bei Reibschluss Kraft übertragen?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Nur über Reibkraft zwischen den Teilen

Was ist grosser Nachteil beim Schweissen gegenüber Kleben?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Grosse Wärmeneinbringung -> Spannungen und Verzug

Welche Gleitlagertypen kennen Sie?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Hydrostatisch, hydrodynamisch und selbstschmierend

Was ist Unterschied zwischen Welle und Achse?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

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.

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Vorteile: hohe Genauigkeit, sehr flexibel,

Nachteile: langsames Verfahren, grosser Materialaufwand.

Gilt die Festigkeit als mechanische oder physikalische Eigenschaft eines Werkstoffs?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Mechanische Eigenschaft

Welche Einteilung für Metalle kennen Sie?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

Eisen- (Stahl und Guss) und Nichteisenmetalle (Leicht- und Schwermetalle)

Was ist der Unterscheid zwischen Steuern und Regeln?

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

= scrollen

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?

Mechanische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Herstellverfahren für Bauteile

Kosten

Wie sind die Werkstoffe eingeteilt?

1 / 181

Lernkarten

Wie funktioniert die Reibschlüssige Verbindung + Beispiele?

Kraftübertragung mittels Aufpressen oder Aufklemmen.

Bsp: Klemmverbindungen, Kegelverbindungen, Schrumpfverbindungen

Was für Verbindungsarten gibt es?

Reibschlüssige Verbindungen, Formschlüssige Verbindungen, Stoffschlüssige Verbindungen, Schraubverbindung

Welche Passungsarten gibt es?

Spielpassung: Teile immer Spiel 

Übermasspassung: Teile haben immer Übermass (können nur mittels Pressung verbunden werden) 

Übergangspassung: Teile können sowohl Übermass wie auch Spiel haben (je nach Ist-Massen)

Was ist eine Passung?

Die Passung ist das Zusammenspiel zweier tolerierter Teile.

Beide Teile haben dasselbe Nennmass.

Was ist eine Lagetoleranz?

Eine Lagetoleranz definiert die Toleranz einer Lage gegenüber einer Referenz.

Was ist eine Formtoleranz?

Eine Formtoleranz definiert die Toleranz einer Form.

Für was gilt die Allgemeintoleranz und wie ist ihre Norm?

Im Zeichnungskopf sollte eine Allgemeintoleranz definiert werden (z.B. Allgemeintoleranz ISO 2768-m).

Allgemeintoleranz gilt für alle Masse, welche keine Toleranz aufweisen.

Deuten sie das Kurzzeichen 50H7:

N: Nennmass 

Buchstabe: Toleranzfeldlage (Aussenmass (kleiner Buchstabe) / Innenmass (grosser Buchstabe)) 

Zahl: Grundtoleranz in 20 Stufen (je kleiner, umso feiner)

Wert ist vom Nennmass abhängig und muss aus Tabelle rausgelesen oder berechnet werden.

Wie ist das Kurzzeichen einer Tolleranz aufgebaut?

50 H 7 (N Buchstabe Zahl)

Beispiele Abweichungen:

Definition Massabweichung:

Welche Arten von Geometrieabweichungen gibt es?

Massabweichungen:

Innenmass Loch maximal 0.1 mm über Nennmass, da sonst zB Welle im Loch wackelt.

Formabweichungen:

Ebenheit Druckplatte besser als 0.1 mm, da sonst zB gedrucktes Teil auf Druckbett krumm wird

Lagerabweichungen:

Achsabstände von Löchern genauer als +/- 0.1 mm, da sonst zB Schrauben nicht durch Löcher passen.

Oberflächenabweichungen:

Oberflächenrauheit besser als Ra 0.2, da sonst zB zu schlechte Gleiteigenschaften

Was ist der Merksatz der Tolleranzen?

„so gross wie möglich, so fein wie nötig“

Warum gibt es Toleranzen?

Was ist eine Linearführung

Was ist eine Linearführung?

Eine Linearführung kann sich nur in axialer Richtung bewegen.
Linearführungen gibt es mit Kugeln und Rollen.
Nehmen kräfte und momente in alle Richtungen auf

Was sind Linearlager

Was sind Linearlager?

Linearlager lagern und führen ein Bauteil entlang einer Führung.
Linearlager können sowohl Gleitlager wie auch Wälzlager sein.

Welche Überlegungen müssen bei der Wahl eines Lagers gemacht werden?

Wahl der Lagerbauart und -anordnung
Bestimmung der Lagergrösse aufgrund der Belastung und der konstruktiven Gegebenheiten.
Überlegungen zum Ein- und Ausbau.

Wie ist die Lageranordnung?

Es müssen immer zwei Lager eingesetzt werden.
Bei zwei Radiallagern ist darauf zu achten, dass ein Lager als Festlager, das andere als Loslager eingebaut wird. Beide Lager werden durch radiale Kräfte belastet.
Das axial nicht bewegliche Festlager nimmt zudem die gesamte Axialkraft auf, während sich das Loslager bei Ausdehnung der Welle in Achsrichtung verschieben kann.
Dadurch wird ein Verspannen der Wälzkörper in den Laufringen verhindert.

Was sind Pendellager und welche Arten gibt es?

Was sind Axiallager und welche Arten gibt es?

Was sind Rollenlager und welche Arten gibt es?

Was sind Kugellager und welche Arten gibt es?

Auswahl der Wälzlager:

Was gibt es für Bauformen bei den Wälzlagern?

Was sind Wälzlager?

Wälzlager bestehen aus Ringen (Radiallager) oder Scheiben (Axiallager) zwischen denen die Wälzkörper abrollen.
Ein Käfig zwischen den Wälzkörpern verhindert, dass sich die Körper gegenseitig berühren und hält sie in regelmässigen Abständen.

Welche Arten von Selbstschmierenden Lager gibt es?

Sinterlager
Kunststofflager
Keramiklager

Was sind Selbstschmierende Lager?

Selbstschmierende Lager sind sehr günstig, sind aber bei der Belastung sehr beschränkt und weisen mehr Reibung und Verschleiss auf.

Was sind Hydrodynamische Lager?

Durch die Relativbewegung der Gleitflächen und dem Keilförmigen Spalt, wird bei Bewegung der Öldruck durch die beiden Reibpartner erzeugt.
Beim An- und Auslaufen herrscht Festkörperreibung.
Minimaler Bauraum und tiefe Kosten.

Was sind Hydrostatische Lager?

Schmiermittel wird mit grossem Druck zwischen die Gleitflächen gedrückt.
Flächen berühren sich nicht, was wenig Gleitwiderstand und Verschleiss bedeutet.
Hydrostatische Lager sind teuer, da zusätzlicher Aufwand betrieben werden muss (Pumpe).
Hydrostatische Lager haben sehr gute Dämpfungseigenschaften.

Wie werden Rotationslager eingeteilt?

Welche Funktion haben Lager?

Lager haben die Aufgabe, Teile, die relativ zueinander beweglich sind, zu führen und gegenüber der Umgebung abzustützen.
Lager nehmen Kräfte (Momente = Kräftepaare) auf und übertragen diese auf die Anschlusskonstruktion.
Lager übernehmen Trag- und Führungsfunktion und stellen Verbindung zwischen ruhenden und bewegten Teilen her.
Widerstand (Lagerreibung) bei Relativbewegung soll möglichst klein sein.

Welche Faktoren müssen bei der Auslegung des Getriebes beachtet werden?

Übersetzungsverhältnis
Wie stehen die Achsen zu einander
Ist Selbsthemmung erlaubt/gewünscht Einbauraum
Wirkungsgrad

Was sind die Vor- und Nachteile Gradverzahnung?

Vorteile:

Einfache, günstige Herstellung

Geringe Reibverluste Hoher Wirkungsgrad

Nachteile:

Hohe Geräuschentwicklung

Nur wenige Zähne im Einsatz Ungünstig bei Wechselbelastung Empfindlich gegen

Was sind die Vor- und Nachteile der Schrägverzahnung?

Vorteile:

Höhere Laufruhe, deshalb höhere Geschwindigkeiten

Mehrere Zähne im Einsatz, deshalb weniger Empfindlich gegen Zahnformfehler

Nachteile:

Es treten axiale Kräfte auf

Schlechterer Wirkungsgrad

Zähne Schleifen mehr gegeneinander

Was sind die Vor- und Nachteile der Pfeilverzahnung?

Vorteile:

Hohe Laufruhe

Axiale Kräfte werden kompensiert Mehrere Zähne im Einsatz

Nachteile:

Sehr teuer in der Herstellung

Schlechterer Wirkungsgrad

Was für Verzahnungsarten gibt es?

Wie wird die Evolventenverzahnung hergestellt?

Die Zahnräder werden mit einem Wälzfräser gefräst.

Unabhängig von der Zähnezahl (Durchmesser) des Zahnrads, kann mit demselben Fräser das richtige Profil gefräst werden.

Zahnformen:

Meist wird die sogenannte Evolventenverzahnung

Diese ermöglicht einen ruhigen Lauf und eine einfache Herstellung

Was sind die Vorteile des Zahnriemen?

Meist sind Glas- oder Aramidfasern in den Riemen eingebettet um die Kraft zu übertragen. Der Rest des Riemens ist aus Gummi.

Aufgrund der Schlupffreiheit kann ein Zahnriemen auch als Steuerungsriemen eingesetzt werden (z.B. Nockenwellen eines Verbrennungsmotors antreiben).

Um einwandfrei und lange zu funktionieren, müssen Zahnriemen richtig gespannt sein.Wirkungsgrad ist typischerweise gegen 0.99.

Vorteile der Zahnriemen: Geräuscharm

Stoss- und Schwingungsdämpfend Überbrückung grosser Wellenabständen

Nachteile der Zahnriemen: Grössere Wellenbelastung

Begrenzter Temperaturbereich

Was ist ein Zahnriemen?

Übertragung eines Momentes mittels verzahntem Riemen und Spezialzahnräder.
Aufgrund des Formschluss der Verzahnung können grosse Kräfte schlupffrei übertragen werden.

Lernen

PES2

Lernkarteien erstellen oder kopieren

Lernkarten

Bitte melde dich an

Google

Apple ID

Microsoft

Switch edu-ID

Edulog

Google

Apple ID

Microsoft

Switch edu-ID

Edulog