Grundlagen der Konstruktion

Inhaltsverzeichnis:

1. Toleranzen
1.1. Unterscheidung
1.2. Grundlagen nach ISO
1.3. Toleranzfeldgröße (ISO – Qualität)
1.4. Toleranzfeldlage (nach ISO)
1.5. Toleranzfeldanalyse

2. Passungen
2.1. Unterscheidung
2.2. Grundlagen der ISO-Paßsysteme
2.3. Passungsanalyse Zeichnungsangabe

3. Maß – und Toleranzketten
3.1. Grundsätze

4. Achsen und Wellen

5. Verbindungselemente
5.1. Formschlüssige Verbindungen
5.1.1. Nietverbindungen
5.1.2. Stift- und Keilverbindungen
5.1.3. Feder- und Profilwellenverbindungen
5.1.4. Spreizverbindungen
5.2. Kraftschlüssige Verbindungen
5.2.1. Pressverbindungen
5.2.2. Schraubverbindungen
5.2.3. Klemmverbindungen

6. Kupplungen
6.1. Allgemeine Betrachtung
6.2. Ausgleichskupplungen
6.3. Schaltkupplungen
6.3.1. Schaltbare Kupplungen
6.3.2. Selbstschaltende Kupplungen

1. Toleranzen

- Bauteile nicht ideal herstellbar
- Für bestimmte Funktionen sind Toleranzen erwünscht – Gleitlager und Preßverbindungen
- International einheitliches ISO – System
- Tolenanzsystem für Einzelteile
- Paßsystem für Paarung von Innen- und Außenteilen

1.1. Unterscheidung

- 3 Arten von Toleranzen:
1. ISO – Toleranzen (nach DIN-ISO 286) z.B. Æ 6 d 8 € Nennmaß, Lage des Toleranzfeldes und Größe des Toleranzfeldes
2. Allgemeintoleranzen (Toleranzklasse „mittel“ im Zeichnungsschriftfeld)
3. Nichtgenormte Toleranzen z.B.: 60-0,60-0,3 (nur für grobe Fertigung, sonst meiden)

- Form- und Lagertoleranzen (nur bei hoher Genauigkeitsanforderung)

- Oberflächenrauhheit (Mittelraufwert RaÖ, gemittelte Rauhtiefe ÖRz)

- In Zeichnungen nie Maße ohne Toleranzen angeben

1.2. Grundlagen nach ISO

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

e – für Außenmaß (z.B. Wellen), E für Innenmaß (z.B. Bohrungen) Wichtige Beziehungen:

ES, es = G - N, EI, ei = K – N, T = G – K = ES – EI = es – ei

1.3. Toleranzfeldgröße (ISO – Qualität)

a) Grundsätze
1. Nennmaßbereiche nach R5 gestuft (N = 1..3/>3..6/>6..10/u.s.w)
2. Je Nennbereich 20 Grundtoleranzgrade (Qualitäten), ISO – Toleranzreihen IT01/IT0/IT1/.../IT18, gestuft nach R5, wobei IT6 Bezugsqualität, also: IT7 = IT6*qs, IT8 = IT6*q²s u.s.w, z.B. h7 = IT7
3. Je Nennmaßbereich sind für jedes Maß Toleranzen einer Qualität gleich groß

b) Anwendungen
- IT 2..4 Endmaße
- IT 4..8 für Lehren und Präszisionstechnik
- IT 5..11 normaler Arbeitsbereich in ET und Feinwerktechnik
- IT 12..18 grobe Vorfertigung (Gießen)

! Toleriere nur so eng wie nötig, aber so grob wie möglich um die Fertigungskosten zu Senken !

1.4. Toleranzfeldlage (nach ISO)

- Bei Außenmaße kleine Buchstaben (a...z...cb)
- Bei Innenmaßen Großbuchstaben (A...Z...CB)
- Felder h, H liegen an Nullinie

Einschränkungen: 27 Lagen und 20 IT – Qualitäten € 540 verschiedene Toleranzklassen (unvertretbar)

Deshalb in DIN-ISO-Normen

Auswahlkriterien: für Innenmaße 10 bevorzugt, für Außenmaße 16 bevorzugt

1.5. Toleranzfeldanalyse

Bspl.: gesucht sind Größe und Lage der Toleranzfelder bei Nennmaß Æ 6 mm für a) d8, d9, d 10; b) f8, e8, d8

Lsg: Werte aus DIN-Normen

Zu a) gleiche Buchstaben bedeuten gleicher Abstand von Nulllinie

Æ6 d8 = 6,000-0,03-0,048 Æ6 d9 = 6,000-0,03-0,06 Æ6 d10 = 6,000-0,03-0,078

zu b) gleiche Zahlen, bedeuten gleichgroße Toleranzfelder, aber unterschiedlicher Abstand von Nullinie

Æ6 f8 = 6,000-0,01-0,028 Æ6 e8 = 6,000-0,02-0,038 Æ6d8 = 6,000-0,03-0,048

2. Passungen

- Paarung von zwei toleranzbehafteten Teilen

2.1. Unterscheidung

1. Spielpassungen (Außenmaße < Innenmaße) € Spiel, Teile immer beweglich, z.B. Gleitlager
2. Übermaßpassungen / Preßpassungen (Außenmaße > Innenmaße), €Übermaß Teile fest verbunden, z.B. Preßverbindung
3. Übergangspassungen (abhängig von Istmaßen, kann Spiel und Übermaß entstehen, z.B. Wälzlagerprassung)

2.2. Grundlagen der ISO-Paßsysteme

Bei Passungen sind zulässig:

1. Für Außenmaße nur IT 4..12 (€ 9 zuläassige Qualitäten)
2. Für Innenmaße nur IT 5..12 (€ 8 zulässige Qualitäten), schwierigere Bearbeitung von Bohrungen im Gegensatz zur Bearbeitung von Wellen

- Toleranzfeld eines Teils muß an Nulllinie liegen (h, H) € Damit entstehen 2 Paßsysteme
1. Einheitswelle (EW): Alle Außenmaße nur mit Toleranzen h4 – h12 verwenden, Passungscharakter durch Gegenstücktoleranz
2. Einheitsbohrung (EB): Alle Innenmaße nur mit H5 – H12

2.3. Passungsanalyse

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Toleranzen nicht mit Körperkanten darstellen, sondern Toleranzen gehen aus Beschriftzung hervor

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3. Maß – und Toleranzketten

- Vermeidung von Kettenmaßen € Bemaßung Funktionswichtiger Körperkanten von (gedachter) Maß- Bezugslinie aus
- Toleranzüberlagerungen vermeiden
- Oft jedoch Aneinanderreihung von Maßen gegeben € Da alle Maße toleriert sind, ergeben sich Maßketten € Toleranzketten

3.1. Grundsätze

- Betrachtung von Minimum - Maximum – Methode
1. Satz: Nennmaß des Schlußgliedes ist Summe der Nennmaße aller Glieder, Schlußtoleranz ist Summe der Einzeltoleranzen
2. Satz: Toleranz To für Schlußmaß (Mo) liegt symmetrisch zu Toleranzmittenmaß (Co) Mo = Co ± To/2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

K = ± 1 (Richtungskoeffizient)

3. Satz: Größtmaß Go von Mo ist Summe der Größtmaße der pos. Glieder minus die Summer der Kleinstmaße der negativen Glieder,

Kleinstmaß Ko analog umgekehrt

Go = No + Eco + To/2 Ko = No + Eco – To/2 To = Go – Ko 3.Satz dient zur Kontrolle von Satz 2

4. Satz: Maß- und Toleranzketten bilden einen geschlossenen Linienzug, wobei der Anfangspunkt frei wählbar ist

Mo ist das von Mi abhängige Maß. Mo kann gegeben oder gesucht sein, deshalb immer erst Mo markieren

Bemerkung zu Toleranz- und Passungsgerechtes Gestalten:

- Enge Passungen sichern zwar Funktion, aber nicht Ökonomie der Fertigung
- Vermeide enge Passungen (durch federnde Elemente oder durch justieren)
- Vermeide mehrfache Paßstellen