Verfügbarkeit: Grundlagen der Konstruktionslehre

Grundlagen der Konstruktionslehre: Maschinenbau-Anwendungen und Orientierung auf Menschen ; mit 278 Bildern, 104 Tabellen, zahlreichen Kenntnisfragen und Aufgabenstellungen mit Lösungen

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Conrad, Klaus-Jörg (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2019]
Ausgabe:	7., aktualisierte und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Konstruktionslehre KONS2017 Entwerfen Konstruieren Konzipieren Lehrbuch Maschinenbau Maschinenelement Produktentwicklung Technik
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	640 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm
ISBN:	9783446453210 3446453210

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adam_text	INHALT 0 VORWORT........................................................................................... 5 H KONSTRUKTIONSLEHRE UND KONSTRUKTION .......................................... 15 1.1 EINFUEHRUNG UND ERFAHRUNGEN............................................................................. 19 1.2 KONSTRUKTION IM BETRIEB .................................................................................... 24 1.3 KONSTRUKTIONSMETHODIK...................................................................................... 29 1.4 KONSTRUKTIONSARTEN.............................................................................................. 31 1.5 KONSTRUKTIONSMETHODIK - ERWARTUNGEN ............................................................. 36 1.6 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 39 0 GRUNDLAGEN DES SYSTEMATISCHEN KONSTRUIERENS............................ 41 2.1 TECHNISCHE SYSTEM E............................................................................................ 42 2.1.1 GRUNDLAGEN UND BEGRIFFE......................................................................... 42 2.1.2 ENERGIE-, STOFF- UND INFORMATIONSUMSATZ ................................................ 45 2.1.3 BLACK-BOX-METHODE.................................................................................. 49 2.1.4 FUNKTIONSBESCHREIBUNG........................................................................... 50 2.1.5 WIRKPRINZIPIEN FUER TEILFUNKTIONEN ......................................................... 54 2.1.6 ENTWICKLUNGSSCHRITTE TECHNISCHER SYSTEM E ............................................ 55 2.2 GRUNDLEGENDE ARBEITSMETHODEN......................................................................... 58 2.3 INFORMATIONSVERARBEITUNG IN DER KONSTRUKTION.................................................. 63 2.4 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 68 0 INTEGRIERTE PRODUKTENTWICKLUNG .................................................... 70 3.1 DER ENTWICKLUNGSPROZESS .................................................................................. 71 3.2 DER LOESUNGSPROZESS............................................................................................ 74 3.3 BEARBEITEN VON INGENIEURAUFGABEN..................................................................... 77 3.4 ABLAUF BEI DER LOESUNGSSUCHE .............................................................................. 76 3.5 ABLAUF DES KONSTRUKTIONSPROZESSES................................................................... 81 3.6 INTERDISZIPLINAERE ZUSAMMENARBEIT..................................................................... 67 3.7 GRUNDLAGEN DER KOMMUNIKATION ....................................................................... 90 3.8 GRUNDLAGEN DER TEAMARBEIT................................................................................ 99 3.9 ABLAUF DES DESIGNPROZESSES .............................................................................. 103 3.10 ABLAUF VON ERGONOMIEPROZESSEN......................................................................... 107 3.11 USEWARE - ENTWICKLUNGSPROZESS......................................................................... 111 3.12 KENNZAHLEN ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION...................................................... 114 3.12.1 AUFGABEN UND TAETIGKEITEN ....................................................................... 114 3.12.2 KONSTRUKTIONSARTEN................................................................................... 115 3.12.3 DURCHLAUFZEITEN ........................................................................................ 116 3.12.4 PRODUKTPROGRAMM UND ZUGEKAUFTE LEISTUNGEN ...................................... 119 3.12.5 AUFGABEN UND ORGANISATORISCHE REGELUNGEN .......................................... 121 3.13 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 122 H KONSTRUKTIONSPHASE PLANEN ............................................................ 124 4.1 PLANEN DER PRODUKTE............................................................................................ 125 4.2 KLAEREN DER AUFGABENSTELLUNG............................................................................... 127 4.3 ANFORDERUNGSLISTEN.............................................................................................. 130 4.3.1 ANFORDERUNGSARTEN................................................................................... 131 4.3.2 ANFORDERUNGSKATALOGE ............................................................................. 132 4.3.3 FORMBLATT FUER ANFORDERUNGSLISTEN .......................... 138 4.3.4 AUFSTELLEN DER ANFORDERUNGSLISTE ............................................................ 139 4.3.5 ERGONOMISCHE ANFORDERUNGEN ................................................................. 144 4.3.6 DESIGNANFORDERUNGEN............................................................................... 147 4.4 QUALITAETSSICHERUNG BEIM P LANEN......................................................................... 149 4.5 QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD) ................................................................... 150 4.6 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 158 0 KONSTRUKTIONSPHASE KONZIPIEREN .................................................. 159 5.1 ABSTRAHIEREN UND PROBLEM FORMULIEREN ............................................................. 160 5.2 FUNKTIONSSTRUKTUR UND FUNKTIONSANALYSE.......................................................... 161 5.3 LOESUNGEN FINDEN MIT MERKMALORIENTIERTEN M ETHODEN ...................................... 165 5.3.1 LOESUNGEN FINDEN DURCH ANALOGIEN .......................................................... 166 5.3.2 LOESUNGEN FINDEN DURCH V ARIATION............................................................ 167 5.3.3 LOESUNGEN FINDEN DURCH KOMBINATION...................................................... 167 5.4 LOESUNGSPRINZIPIEN SUCHEN................................................................................... 168 5.4.1 ANALYSE VON VEROEFFENTLICHUNGEN ............................................................. 169 5.4.2 ANALYSE BEKANNTER TECHNISCHER SYSTEM E ................................................ 169 5.4.3 ANREGUNGEN DURCH ANALOGIEN ................................................................. 170 5.4.4 ERKENNTNISSE AUS VERSUCHEN ................................................................... 170 5.4.5 KREATIVITAET UND INTUITION ......................................................................... 170 5.4.6 BRAINSTORMING.......................................................................................... 173 5.4.7 BRAINWRITING ............................................................................................ 174 5.4.8 METHODE 635 ............................................................................................ 175 5.4.9 MAPPING TECHNIKEN ................................................................................. 177 5.4.10 METHODE MORPHOLOGISCHER KASTEN............................................................ 185 5.4.11 METHODE DER ORDNENDEN GESICHTSPUNKTE ................................................ 190 5.4.12 METHODE KONSTRUKTIONSKATALOG-EINSATZ.................................................. 194 5.4.13 METHODE PROBLEMLOESUNGSBAUM ............................................................... 199 5.5 KONSTRUIEREN MIT ZULIEFERKOMPONENTEN ............................................................. 200 5.5.1 ZULIEFERKOMPONENTEN UND EIGENENTWICKLUNGEN IM VERGLEICH ............... 201 5.5.2 PRODUKTENTWICKLUNG MIT ZULIEFERKOMPONENTEN ...................................... 203 5.5.3 ZULIEFERORIENTIERTES KONSTRUIEREN ........................................................... 205 5.6 LOESUNGEN ENTWICKELN MIT BIONIK......................................................................... 207 5.6.1 TECHNISCHE BIOLOGIE UND BIONIK ............................................................... 208 5.6.2 BIONISCHER DENK- UND HANDLUNGSPROZESS................................................ 210 5.6.3 AUSBLICK UND HINWEISE............................................................................. 211 5.7 LOESUNGEN ENTWICKELN MIT MECHATRONIK ............................................................. 213 5.7.1 UEBERSICHT UND EINFUEHRUNG....................................................................... 214 5.7.2 GRUNDLAGEN MECHATRONISCHER SYSTEME.................................................... 215 5.7.3 AKTOREN .................................................................................................... 216 5.7.4 SENSOREN .................................................................................................. 217 5.7.5 AUSBLICK UND HINWEISE............................................................................. 217 5.8 BEWERTEN VON LOESUNGSVARIANTEN......................................................................... 218 5.8.1 GRUNDLAGEN DER BEWERTUNG..................................................................... 219 5.8.2 VORTEIL-NACHTEIL-VERGLEICH......................................................................... 219 5.8.3 DOMINANZMATRIX...................................................................................... 220 5.8.4 PAARWEISER VERGLEICH .............................................................................. 220 5.8.5 ERKENNEN VON BEWERTUNGSKRITERIEN ........................................................ 221 5.8.6 BEWERTUNG MIT P UNKTEN........................................................................... 222 5.8.7 BEWERTUNGSPRAXIS IN DER KONZEPTPHASE.................................................. 224 5.9 QUALITAETSSICHERUNG BEIM KONZIPIEREN ............................................................... 228 5.10 KONZEPT UND KONZEPTION .................................................................................... 229 5.11 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 230 Q KONSTRUKTIONSPHASE ENTWERFEN...................................................... 233 6.1 ALLGEMEINE FORDERUNGEN AN TECHNISCHE PRODUKTE ............................................ 233 6.2 ARBEITSSCHRITTE BEIM ENTWERFEN ......................................................................... 234 6.3 ANWENDUNG DER ARBEITSSCHRITTE BEIM ENTWERFEN .............................................. 236 6.3.1 GELENKIGE AUFHAENGUNG ENTWERFEN UND GESTALTEN ................................... 236 6.3.2 ENTWERFEN MIT 3D-CAD/CAM-SYSTEMEN.................................................. 244 6.4 GRUNDSAETZE FUER DAS ENTWERFEN............................................................................. 245 6.5 GESTALTUNGSGRUNDREGELN .................................................................................... 247 6.5.1 GRUNDREGEL EINDEUTIG ........................................................................... 248 6.5.2 GRUNDREGEL EINFACH .............................................................................. 249 6.5.3 GRUNDREGEL SICHER ................................................................................ 250 6.6 GESTALTUNGSPRINZIPIEN........................................................................................ 253 6.6.1 PRINZIPIEN DER KRAFTLEITUNG..................................................................... 256 6.6.2 REGELN ZUR KRAFTFLUSSGERECHTEN GESTALTUNG ............................................ 256 6.7 GESTALTUNGSRICHTLINIEN........................................................................................ 260 6.7.1 FERTIGUNGSGERECHTE GESTALTUNG ............................................................... 263 6.7.2 MONTAGEGERECHTE GESTALTUNG................................................................... 274 6.7.3 LAERMARM KONSTRUIEREN ............................................................................ 282 6.7.4 RECYCLINGGERECHTE GESTALTUNG................................................................. 287 6.7.5 KONSTRUKTIONSABLAUF MIT RECYCLINGORIENTIERUNG .................................... 297 6.7.6 ENTSORGUNGSGERECHTE GESTALTUNG ............................................................. 312 6.8 BEWERTEN VON ENTW UERFEN .................................................................................... 316 6.9 QUALITAETSSICHERUNG BEIM ENTWERFEN ................................................................... 321 6.10 FEHLER-MOEGLICHKEITS- UND EINFLUSS-ANALYSE (FMEA) .......................................... 322 6.11 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 328 Q KONSTRUKTIONSPHASE AUSARBEITEN................................................... 331 7.1 ERZEUGNISGLIEDERUNG .......................................................................................... 333 7.2 ZEICHNUNGEN........................................................................................................ 337 7.3 STUECKLISTEN............................................................................................................ 340 7.3.1 STUECKLISTENAUFBAU..................................................................................... 342 7.3.2 STUECKLISTENARTEN ...................................................................................... 345 7.3.3 GLIEDERUNG DER STUECKLISTENARTEN.............................................................. 351 7.3.4 VERWENDUNG VON STUECKLISTEN ................................................................... 352 7.4 NUMMERNSYSTEME................................................................................................ 354 7.4.1 NUMMERUNGSTECHNIK - GRUNDLAGEN........................................................ 354 7.4.2 ARTEN UND EIGENSCHAFTEN VON NUMMERN ................................................ 355 7.4.3 ZIELE DER NUMMERUNG ............................................................................. 356 7.4.4 IDENTNUMMERN ........................................................................................ 357 7.4.5 KLASSIFIZIERUNGSNUMMERN....................................................................... 357 7.4.6 NUMMERNSYSTEME..................................................................................... 360 7.4.7 SACHNUMMERN.......................................................................................... 363 7.4.8 SACHNUMMERNSYSTEM............................................................................... 363 7.5 SACHMERKMALE...................................................................................................... 366 7.5.1 SACHMERKMALLEISTEN................................................................................. 368 7.5.2 ANZAHL UND WERTIGKEIT DER SACHMERKMALE ............................................ 370 7.5.3 SACHNUMMERNSYSTEM DURCH KLASSIFIZIERUNG UEBER SACHMERKMALE ........ 371 7.5.4 METHODE ZUM ERARBEITEN VON SACHMERKMALEN ...................................... 376 7.6 QUALITAETSSICHERUNG BEIM AUSARBEITEN ............................................................... 381 7.7 QUALITAETSDENKEN .................................................................................................. 382 7.8 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 383 0 KONSTRUKTION UND KOSTEN ............................................................... 385 8.1 KOSTENBEGRIFFE...................................................................................................... 386 8.2 KOSTENEIGENSCHAFTEN............................................................................................ 386 8.3 EINFLUSSGROESSEN AUF DIE HERSTELLKOSTEN ............................................................... 389 8.3.1 ANFORDERUNGEN ........................................................................................ 390 8.3.2 LOESUNGSPRINZIP........................................................................................ 390 8.3.3 BAUGROESSE .................................................................................................. 392 8.3.4 STUECKZAHL.................................................................................................. 392 8.4 KOSTENGUENSTIG KONSTRUIEREN ............................................................................... 392 8.5 KOSTENERMITTLUNGSVERFAHREN............................................................................... 395 8.6 RELATIVKOSTEN....................................................................................................... 396 8.6.1 VORTEILE UND NACHTEILE ............................................................................. 396 6.6.2 ERARBEITEN UND AKTUALISIEREN ................................................................. 397 8.6.3 DARSTELLUNG UND BEISPIEL ......................................................................... 398 8.6.4 GUELTIGKEIT DER RELATIVKOSTEN..................................................................... 399 8.6.5 EINSATZ DER M ETHODE................................................................................. 400 8.7 ABC-ANALYSE........................................................................................................ 403 8.8 WERTANALYSE......................................................................................................... 408 8.8.1 ENTWICKLUNG DER W ERTANALYSE ................................................................. 410 8.8.2 GRUNDBEGRIFFE DER WERTANALYSE ............................................................... 411 8.8.3 AUSWAHLKRITERIEN FUER WERTANALYSEPROJEKTE ............................................ 415 8.8.4 SYSTEM W ERTANALYSE ................................................................................ 416 8.9 METHODE ZUR KOSTENANALYSE ................................................................................ 418 8.10 HERSTELLKOSTENERMITTLUNG DURCH KALKULATION...................................................... 420 8.11 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 426 Q RECHNERUNTERSTUETZTES KONSTRUIEREN ............................................ 427 9.1 CAD/CAM - BEGRIFFE UND SYSTEM E..................................................................... 427 9.1.1 CAD - COMPUTER AIDED D ESIGN ............................................................... 428 9.1.2 CAP - COMPUTER AIDED FLANNING ........................................................... 429 9.1.3 CAM - COMPUTER AIDED MANUFACTURING.................................................. 429 9.1.4 CAQ - COMPUTER AIDED QUALITY ASSURANCE ............................................ 430 9.1.5 PPS - PRODUKTIONSPLANUNG UND -STEUERUNG ............................................ 430 9.1.6 CAD/CAM ................................................................................................ 430 9.1.7 CAID - COMPUTER AIDED INDUSTRIAL DESIGN ............................................. 431 9.2 KONSTRUIEREN MIT 3D-CAD/CAM-SYSTEMEN ........................................................ 432 9.3 INFORMATIONSTECHNIK UND KONSTRUKTIONSPROZESS ................................................ 440 9.4 ZUSAMMENFASSUNG.............................................................................................. 445 SB UEBUNGSAUFGABEN............................................................................ 446 10.1 AUFGABENSTELLUNGEN............................................................................................ 446 10.1.1 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 1 ............................................................. 446 10.1.2 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 2 ............................................................. 447 10.1.3 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 3 ............................................................. 450 10.1.4 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 4 ............................................................. 451 10.1.5 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 5 ............................................................. 454 10.1.6 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 6 ............................................................. 462 10.1.7 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 7 ............................................................. 464 10.1.8 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 8 ............................................................. 470 10.1.9 AUFGABENSTELLUNGEN ZU KAPITEL 9 ............................................................. 473 10.2 LOESUNGEN............................................................................................................. 474 10.2.1 LOESUNGEN ZU KAPITEL 1 .............................................................................. 474 10.2.2 LOESUNGEN ZU KAPITEL 2 ............................................................................. 475 10.2.3 LOESUNGEN ZU KAPITEL 3 ............................................................................. 480 10.2.4 LOESUNGEN ZU KAPITEL 4 ............................................................................. 483 10.2.5 LOESUNGEN ZU KAPITEL 5 ............................................................................. 492 10.2.6 LOESUNGEN ZU KAPITEL 6 .................................................................... 508 10.2.7 LOESUNGEN ZU KAPITEL 7 .............................................................................. 513 10.2.8 LOESUNGEN ZU KAPITEL 8 ............................................................................. 519 10.2.9 LOESUNGEN ZU KAPITEL 9 ............................................................................. 521 ID MENSCHENORIENTIERTE KONSTRUKTION .............................................. 522 11.1 MENSCHENORIENTIERUNG........................................................................................ 522 11.1.1 KONSTRUKTIONSORIENTIERUNG AUF MENSCHEN .............................................. 524 11.1.2 KOMPETENZ DER KONSTRUKTEURE ................................................................. 524 11.1.3 ETHIK - GRUNDLAGEN UND BEGRIFFE ............................................................. 526 11.1.4 TECHNIKBEWERTUNG UND ETHIK ................................................................. 528 11.1.5 DIE ETHISCHE M ASCHINE............................................................................. 529 11.1.6 INGENIEURPSYCHOLOGIE............................................................................... 531 11.2 KONSTRUKTIONSSTRATEGIE FUER GERONTIK-PRODUKTE .................................................. 535 11.2.1 BEGRIFF GERONTIK ...................................................................................... 535 11.2.2 ZUKUNFT-TECHNOLOGIEN............................................................................... 536 11.2.3 ERFAHRUNG UND A LTER................................................................................. 537 11.2.4 DEMOGRAFISCHER W ANDEL........................................................................... 539 11.2.5 BEDUERFNISSE DER MENSCHEN ..................................................................... 539 11.2.6 BEDEUTUNG DER GERONTIK......................................................................... 541 11.2.7 FACHGEBIETE MIT DEM WORTBILDUNGSELEMENT GERONTO ............................. 544 11.2.8 ANFORDERUNGEN AN PRODUKTE DER GERONTIK ............................................ 549 11.2.9 LOESUNGEN ENTWICKELN MIT GERONTIK........................................................ 552 11.2.10 NUTZUNG VON PRINZIPIEN........................................................................... 552 11.2.11 ANZAHL DER PRINZIPIEN ............................................................................. 554 11.2.12 SIEBEN PRINZIPIEN DER GERONTIK ............................................................. 555 11.2.13 GRUNDBEGRIFFE DES DESIGN ....................................................................... 556 11.2.14 PRINZIPIEN DES UNIVERSAL D ESIGN ............................................................. 560 11.2.15 GRUNDBEGRIFFE DER ERGONOMIE ................................................................. 562 11.2.16 ENTWICKLUNG EINES SATTELSTUHLS ............................................................... 564 11.2.17 STRATEGIE FUER GERONTIKPRODUKTE ............................................................... 566 11.2.16 ZUSAMMENFASSUNG................................................................................. 567 11.3 STRATEGIE FUER FRUGALE PRODUKTE............................................................................. 567 11.3.1 FRUGALE PRODUKTE...................................................................................... 566 11.3.2 FRUGALE INNOVATION .................................................................................. 569 11.3.3 GEPLANTES VORGEHEN ................................................................................. 570 11.4 STRATEGIEN GEGEN OBSOLENSZENZ........................................................................... 571 11.4.1 GEPLANTE OBSOLESZENZ............................................................................... 571 11.4.2 OPTIMALE LEBENS- ODER NUTZUNGSDAUER VON PRODUKTEN ........................... 572 11.4.3 KERNEMPFEHLUNGEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN................................. 573 11.5 REPARATUREIGNUNG VON PRODUKTEN....................................................................... 574 11.5.1 INSTANDHALTUNG ........................................................................................ 574 11.5.2 INSTANDSETZUNGSGERECHTES KONSTRUIEREN ................................................ 576 11.5.3 REPARATUR-NUTZEN UND A UFW AND ............................................................. 577 11.6 AGILE PRODUKTENWICKLUNG.................................................................................... 560 11.6.1 AGIL - BEGRIFFSKLAERUNG............................................................................... 561 11.6.2 AGILE MANAGEMENTMETHODEN................................................................... 561 11.6.3 SERUM - METHODE...................................................................................... 583 11.6.4 USER STORY M APPING ................................................................................ 589 11.6.5 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................. 590 [H MASCHINENELEMENTE ...................................................................... 592 12.1 SYSTEMATIK UND EINTEILUNG .................................................................................. 592 12.2 INFORMATIONSBLAETTER MASCHINENELEMENTE................... 593 W LITERATURVERZEICHNIS ...................................................................... 611 QUELLEN UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR......................................................................... 611 KONSTRUKTIONSLEHRE UND KONSTRUKTIONSMETHODIK .............................................. 611 INTEGRIERTE PRODUKTENTWICKLUNG......................................................................... 612 INTERDISZIPLINAERE ZUSAMMENARBEIT..................................................................... 612 KOMMUNIKATION .................................................................................................. 612 GRUNDLAGEN DER TEAMARBEIT ................................................................................ 612 ABLAUF DESIGNPROZESSE........................................................................................ 613 ABLAUF ERGONOMIEPROZESSE ................................................................................ 613 USEWARE-ENTWICKLUNGSPROZESS ........................................................................... 613 KENNZAHLEN......................................................................................................... 613 KONSTRUKTIONSPHASE PLANEN ........................................................................................ 614 QUALITAET IN DER KONSTRUKTION............................................................................... 614 KONSTRUKTIONSPHASE KONZIPIEREN ................................................................................ 615 IDEENFINDUNG....................................................................................................... 615 MAPPING TECHNIKEN ............................................................................................ 615 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................................................................................................................... 624 INGENIEURPSYCHOLOGIE.......................................................................................... 625 KONSTRUKTIONSSTRATEGIE FUER GERONTIK-PRODUKTE .................................................. 625 GERONTIK - EINORDNUNG UND B EGRIFF................................................................. 625 ANFORDERUNGEN AN PRODUKTE DER GERONTIK ....................................................... 626 PRINZIPIEN DER GERONTIK.................................................................................... 627 GRUNDLAGEN DESIGN.................................................................................... - ___ 627 DESIGN UND ERGONOMIE........................................................................................ 628 GRUNDLAGEN ERGONOMIE ...................................................................................... 628 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