Festigkeitslehre Überblick (1) 19.01.2015, 06:53

Die bemaßte Schneckenwelle mit allen erforderlichen Ansichten.

Kräfte und Drehmomente, die auf Maschinenteile wirken, beanspruchen diese auf unterschiedliche Weise. Die Bauteile müssen so dimensioniert sein, dass sie der Beanspruchung standhalten. Im ersten Teil stellen wir Überlegungen zur ersten Phase einer Bauteilkonstruktion vor.

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Festigkeitslehre

Wie Bauteile konstruiert werden 

Wir nehmen als Beispiel das Schneckengetriebe (Bild 1) aus einem früheren Beitrag. Auf den linken Zapfen mit Passfedernute wird später ein geradverzahntes Stirnrad montiert. 


Der Konstrukteur zeichnet die Schneckenwelle (Bild 2). Wie wusste er schon beim Entwurf des Gesamtgetriebes, welche Abmessungen die Schneckenwelle haben musste? 


Dies wollen wir mithilfe der vereinfachten Darstellung in Bild 3 erläutern. Wir verwenden dafür die Achsen des räumlichen Koordinatensystems x, y und z. 

Der Konstrukteur überlegt zunächst, welche Kräfte von außen auf die Welle einwirken: Es sind die Umfangskraft am Antriebsrad, die Zahnkräfte an der Schnecke und die Stützkräfte in den Lagern. Sie erzeugen im Werkstoffgefüge die inneren Kräfte, die der Verformung der Schneckenwelle entgegenwirken. 
Ausgangspunkt für den Konstrukteur ist das Drehmoment M2, das von der Schnecke auf den Abtrieb übertragen werden muss. Die an der Welle angreifenden Kräfte ermittelt er mit Hilfe der statischen Gleichgewichtsbedingungen. Im einzelnen sind es hier: 
– die am Stirnrad 1 angreifenden Umfangskräfte und Radialkräfte Fu und Fr, hier vereinfacht als F1 gezeichnet,
– die an der Schnecke angreifenden Radial- und Axialkräfte Fr2 und Fa2, hier vereinfacht als F2 gezeichnet,
– die die Welle in den Lagern haltenden Stützkräfte FA und FB mit ihren Komponenten FAy, FAx und FBy, FBx (nicht eingezeichnet).
– Die Schneckenradgröße gibt die Abmessungen des Getriebegehäuses vor und damit die Wellenabstände.

Schließlich muss der Konstrukteur eine Werkstoffauswahl treffen. 

Jetzt kann er mit den Festigkeitsberechnungen beginnen. 

Es folgen zwei weitere Beiträge zu dem Thema.

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