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| Inhaltsverzeichnis | ||
| 1 Allgemeine und konstruktive Grundlagen | ||
| 1.1 | Arten und Einteilung der Maschinenelemente | 1 |
| 1.2 | Grundlagen des Normenwesens | 1 |
| 1.2.1 | Nationale und internationale Normen, Technische Regelwerke | 2 |
| 1.2.2 | Werdegang einer DIN-Norm | 2 |
| 1.2.3 | Dezimalklassifikation (DK) | 5 |
| 1.3 | Normzahlen (Vorzugszahlen und -maße) | 5 |
| 1.3.1 | Bedeutung der Normzahlen | 5 |
| 1.3.2 | Aufbau der Normzahlreihen | 5 |
| Grundreihen — Abgeleitete Reihen — Zusammengesetzte Reihen — | ||
| Rundwertreihen | ||
| 1.3.3 | Anwendung der Normzahlen | 9 |
| Ermittlung der Maßstäbe — Darstellung der Beziehungen im | ||
| NZ-Diagramm — Rechnen mit NZ | ||
| • 1.3.4 Berechnungsbeispiele | 13 | |
| 1.4 | Allgemeine konstruktive Grundlagen | 14 |
| 1.4.1 | Konstruktionsmethodik | 15 |
| Lösungswege zur Schaffung neuer Produkte — Bewertungsverfahren | ||
| 1.4.2 | Grundlagen des Gestaltens | 21 |
| 1.4.3 | Rechnereinsatz im Konstruktions- und Entwicklungsprozess | 23 |
| 1.5 | Literatur | 25 |
| 2 Toleranzen, Passungen, Oberflächenbeschaffenheit | ||
| 2.1 | Toleranzen | 27 |
| 2.1.1 | Maßtoleranzen | 27 |
| Grundbegriffe — Größe der Maßtoleranz — Anwendungsbereiche für die | ||
| Grundtoleranzgrade — Lage der Toleranzfelder — Direkte Angabe von | ||
| Maßtoleranzen — Maße ohne Toleranzangabe | ||
| 2.1.2 | Formtoleranzen | 30 |
| 2.1.3 | Lagetoleranzen | 31 |
| 2.1.4 | Toleranzangaben in Zeichnungen | 31 |
| Maßtoleranzen — Form- und Lagetoleranzen | ||
| 2.2 | Passungen | 32 |
| 2.2.1 | Grundbegriffe | 32 |
| 2.2.2 | ISO-Passsysteme | 34 |
| System Einheitsbohrung (EB) — System Einheitswelle (EW) | ||
| 2.2.3 | Passungsauswahl | 34 |
| 2.2.4 | Tolerierungsgrundsätze | 35 |
| 2.2.5 | Toleranzketten | 36 |
| 2.3 | Oberflächenbeschaffenheit | 36 |
| 2.3.1 | Gestaltabweichung | 36 |
| 2.3.2 | Oberflächenangaben in Zeichnungen | 39 |
| • 2,4 Berechnungsbeispiele | 40 | |
| 2.5 | Literatur | 43 |
| 3 Festigkeitsberechnung | ||
| 3.1 | Allgemeines | 44 |
| 3.2 | Beanspruchungs- und Belastungsarten | 44 |
| 3.3 | Werkstoffverhalten, Festigkeitskenngrößen | 49 |
| 3.3.1 | Statische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) | 49 |
| 3.3.2 | Dynamische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) | 53 |
| Grenzspannungslinie (Wöhlerlinie) — Dauerfestigkeitsschaubilder (DFS) | ||
| — Dauerfestigkeitskennwerte | ||
| 3.4 | Statische Bauteilfestigkeit | 57 |
| 3.5 | Gestaltfestigkeit (dynamische Bauteilfestigkeit) | 58 |
| 3.5.1 | Konstruktionskennwerte | 59 |
| Kerbwirkung und Stützwirkung - Oberflächengüte - Bauteilgröße - | ||
| Oberflächenverfestigung - Sonstige Einflüsse - Konstruktionsfaktor | ||
| (Gesamteinflussfaktor) | ||
| 3.5.2 | Ermittlung der Gestaltfestigkeit (Bauteilfestigkeit) | 64 |
| Gestaltwechselfestigkeit (Bauteilwechselfestigkeit) — Gestaltdauerfestig- | ||
| keit (Bauteildauerfestigkeit) | ||
| 3.6 | Sicherheiten | 67 |
| 3.7 | Praktische Festigkeitsberechnung | 69 |
| 3.7.1 | Überschlägige Berechnung | 69 |
| Statisch belastete Bauteile — Dynamisch belastete Bauteile | ||
| 3.7.2 | Statischer Festigkeitsnachweis | 70 |
| 3.7.3 | Dynamischer Festigkeitsnachweis (Ermüdungsfestigkeitsnachweis) | 71 |
| 3.7.4 Dynamischer Festigkeitsnachweis — Einzelbelastungen, Lastkollektive, | ||
| Zeitfestigkeit, Dauerfestigkeit | 72 | |
| 3.7.5 | Tragfähigkeitsnachweis im Stahlbau | 76 |
| Teilsicherheitskonzept für den Bauteilnachweis - Berechnungsmethoden | ||
| • 3.8 Berechnungsbeispiele | 78 | |
| 3.9 | Literatur | 84 |
| 4 Tribologie | ||
| 4.1 | Funktion und Wirkung | 85 |
| 4.2 | Reibung, Reibungsarten | 85 |
| 4.3 | Reibungszustände (Schmierungszustände) | 88 |
| 4.4 | Beanspruchung im Bauteilkontakt, Hertzsche Pressung | 89 |
| 4.5 | Schmierstoffe | 91 |
| 4.5.1 | Schmieröle | 91 |
| Eigenschaften der Schmieröle — Einteilung der Schmieröle | ||
| 4.5.2 | Schmierfette | 94 |
| 4.5.3 | Sonstige Schmierstoffe | 95 |
| 4.6 | Schmierungsarten | 96 |
| 4.7 | Schäden an Maschinenelementen | 96 |
| 4.7.1 | Verschleiß | 98 |
| 4.7.2 | Korrosion | 98 |
| 4.7.3 | Schadensbilder | 100 |
| 4.8 | Literatur | 100 |
| 5 Kleb- und Lötverbindungen | ||
| 5.1 | Klebverbindungen | 102 |
| 5.1.1 | Funktion und Wirkung | 102 |
| Physikalisch abbindende Klebstoffe (Lösungsmittel- und Dispersionskleb- | ||
| stoffe) — Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe) | ||
| 5.1.2 | Herstellen der Klebverbindungen | 105 |
| 5.1.3 | Gestalten und Entwerfen | 106 |
| Beanspruchung und Festigkeit — Einflüsse auf die Festigkeit — Gestalten | ||
| der Klebverbindung | ||
| 5.1.4 | Berechnungsgrundlagen | 110 |
| • 5.1.5 Berechnungsbeispiele | 112 | |
| 5.1.6 | Literatur (Kleben) | 112 |
| 5.2 | Lötverbindungen | 113 |
| 5.2.1 | Funktion und Wirkung | 113 |
| 5.2.2 | Herstellen der Lötverbindungen | 117 |
| 5.2.3 | Gestalten und Entwerfen | 118 |
| 5.2.4 | Berechnungsgrundlagen | 120 |
| • 5.2.5 Berechnungsbeispiel | 123 | |
| 5.2.6 | Literatur (Löten) | 123 |
| 6 Schweißverbindungen | ||
| 6.1 | Funktion und Wirkung | 125 |
| 6.1.1 | Wirkprinzip und Anwendung | 125 |
| 6.1.2 | Schweißverfahren | 127 |
| Schmelzschweißen — Pressschweißen — Wahl des Schweißverfahrens | ||
| 6.1.3 | Auswirkungen des Schweiß Vorganges | 129 |
| Entstehung der Schrumpfungen und Spannungen — Auswirkungen der | ||
| Schweißschrumpfung — Zusammenwirken von Eigen- und Lastspannungen | ||
| 6.2 | Gestalten und Entwerfen | 132 |
| 6.2.1 | Schweißbarkeit der Bauteile | 132 |
| Schweißeignung der Werkstoffe — Konstruktionsbedingte Schweißsicher- | ||
| heit — Fertigungsbedingte Schweißsicherheit (Schweißmöglichkeit) — | ||
| Schweißzusatzwerkstoffe | ||
| 6.2.2 | Stoß- und Nahtarten | 137 |
| Begriffe — Stumpfnaht — Kehlnaht — Sonstige Nähte — Fugenvorbereitung | ||
| 6.2.3 | Gütesicherung | 142 |
| Bewertungsgruppen für Schmelzschweißverbindungen an Stahl nach | ||
| DIN EN ISO 5817 - Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen | ||
| nach DIN EN ISO | 13920 | |
| 6.2.4 | Zeichnerische Darstellung der Schweißnähte nach DIN EN 22553 | 143 |
| Symbole — Lage der Symbole in Zeichnungen — Bemaßung der Nähte - | ||
| Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 — Ergänzende Angaben — | ||
| Beispiel | ||
| 6.2.5 | Schweißgerechtes Gestalten | 147 |
| Allgemeine Konstruktionsrichtlinien — Gestaltungsbeispiele — Vorwie- | ||
| gend ruhend beanspruchte Stahlbauten — Geschweißte Maschinenteile — | ||
| Druckbehälter — Punktschweißverbindungen | ||
| 6.3 | Berechnung von Schweißkonstruktionen | 160 |
| 6.3.1 | Schweißverbindungen im Stahlbau | 160 |
| Berechnung der Bauteile — Berechnung der Schweißnähte im Stahlbau | ||
| — Beanspruchung von Kehlnähten — Berechnung der Punktschweißver- | ||
| bindungen | ||
| 6.3.2 | Berechnung der Schweißverbindungen im Maschinenbau | 177 |
| Ermittlung der Belastung — Beanspruchung der Schweißnähte — Zusam- | ||
| mengesetzte Beanspruchung — Zulässige Dauerfestigkeitswerte für dyna- | ||
| misch beanspruchte Schweißverbindungen | ||
| 6.3.3 | Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000-Regelwerk | 181 |
| Zylindrische Mäntel und Kugeln - Gewölbte Böden - Ebene Platten | ||
| und Böden — Ausschnitte in der Behälterwand | ||
| • 6.4 Berechnungsbeispiele | 187 | |
| 6.5 | Literatur | 195 |
| 7 Nietverbindungen | ||
| 7.1 | Allgemeines | 199 |
| 7.2 | Die Niete | 200 |
| 7.2.1 | Nietformen | 200 |
| 7.2.2 | Nietwerkstoffe | 204 |
| 7.2.3 | Bezeichnung der Niete | 205 |
| 7.3 | Herstellung der Nietverbindungen | 205 |
| 7.3.1 | Allgemeine Hinweise | 205 |
| 7.3.2 | Warmnietung..............................* | 206 |
| 7.3.3 | Kaltnietung | 207 |
| 7.4 | Verbindungsarten, Schnittigkeit | 207 |
| 7.5 | Nietverbindungen im Stahlbau | 208 |
| 7.5.1 | Allgemeine Richtlinien | 208 |
| 7.5.2 | Berechnung der Bauteile | 208 |
| 7.5.3 | Berechnung der Niete und Nietverbindungen | 210 |
| Niet- und Nietlochdurchmesser — Nietlänge - Beanspruchbarkeit der | ||
| Niete — Entwurfsberechnung — Stabanschlüsse und Stöße — Momentbe- | ||
| lastete Nietanschlüsse | ||
| 7.5.4 | Gestaltung der Nietverbindungen | 215 |
| 7.6 | Nietverbindungen im Aluminiumbau | 216 |
| 7.6.1 | Allgemeines | 216 |
| 7.6.2 | Aluminiumniete | 217 |
| 7.6.3 | Werkstoffe | 217 |
| 7.6.4 | Berechnung der Bauteile und Niete | 218 |
| Allgemeine Richtlinien - Niet- und Nietlochdurchmesser - Nietlänge | ||
| 7.7 | Nietverbindungen im Maschinen- und Gerätebau | 218 |
| 7.7.1 | Anwendungsbeispiele | 218 |
| 7.7.2 | Maßnahmen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit | 219 |
| 7.7.3 | Festigkeitsnachweise | 219 |
| 7.8 | Stanzniet- und Clinchverbindungen | 221 |
| 7.8.1 | Stanznieten | 221 |
| 7.8.2 | Clinchen | 223 |
| • 7.9 Berechnungsbeispiele | 225 | |
| 7.10 | Literatur und Bildquellenverzeichnis | 228 |
| 8 Schraubenverbindungen | ||
| 8.1 | Funktion und Wirkung | 230 |
| 8.1.1 | Aufgaben und Wirkprinzip | 230 |
| XVI | ||
| 8.1.2 | Gewinde | 232 |
| Gewindearten - Gewindebezeichnungen — Geometrische Beziehungen | ||
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| 8.1.3 | Schrauben- und Mutternarten | 234 |
| Schraubenarten — Mutternarten — Sonderformen von Schrauben, Mut- | ||
| tern und Gewindeteilen — Bezeichnung genormter Schrauben und Mut- | ||
| tern | ||
| 8.1.4 | Scheiben und Schraubensicherungen | 239 |
| Scheiben — Schraubensicherungen | ||
| 8.1.5 | Herstellung, Werkstoffe und Festigkeiten der Schrauben und Muttern | 240 |
| Herstellung — Werkstoffe und Festigkeiten | ||
| 8.2 | Gestalten und Entwerfen | 242 |
| 8.2.1 | Gestaltung der Gewindeteile | 242 |
| 8.2.2 | Gestaltung der Schraubenverbindungen | 242 |
| 8.2.3 | Vorauslegung der Schraubenverbindung | 248 |
| 8.3 | Berechnung von Befestigungsschrauben | 250 |
| 8.3.1 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schrauben- | ||
| verbindungen | 250 | |
| Kräfte und Verformungen im Montagezustand — Kräfte und Verformun- | ||
| gen bei statischer Betriebskraft als Längskraft — Kräfte und Verformun- | ||
| gen bei dynamischer Betriebskraft als Längskraft — Einfluss der Kraft- | ||
| einleitung in die Verbindung — Kraftverhältnisse bei statischer oder | ||
| dynamischer Querkraft | ||
| 8.3.2 | Setzverhalten der Schraubenverbindungen | 257 |
| 8.3.3 | Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindungen, dynamische Sicherheit | 258 |
| 8.3.4 | Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment | 259 |
| Kräfte am Gewinde, Gewindemoment — Anziehdrehmoment | ||
| 8.3.5 | Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren | 262 |
| 8.3.6 | Beanspruchung der Schraube beim Anziehen | 264 |
| 8.3.7 Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft, Berechnung | ||
| der statischen Sicherheit | 265 | |
| 8.3.8 | Flächenpressung an den Auflageflächen | 266 |
| 8.3.9 | Praktische Berechnung der Befestigungsschrauben im Maschinenbau | 266 |
| Nicht vorgespannte Schrauben — Vorgespannte Schrauben, Rechnungs- | ||
| gang | ||
| 8.3.10 | Lösen der Schraubenverbindung, Sicherungsmaßnahmen | 268 |
| Losdrehmoment — Selbsttätiges Losdrehen, Lockern der Verbindung — | ||
| Sicherungsmaßnahmen, Anwendung und Wirksamkeit der Sicherungsele- | ||
| mente | ||
| 8.4 | Schraubenverbindungen im Stahlbau | 270 |
| 8.4.1 | Anwendung | 270 |
| 8.4.2 | Schraubenarten | 271 |
| 8.4.3 | Geschraubte Anschlüsse | 271 |
| Gestaltung der Verbindungen — Anziehen der Verbindung — Verbindun- | ||
| gen mit nicht kontrolliert vorgespannten Schrauben — Verbindungen mit | ||
| vorgespannten hochfesten Schrauben (HV/HR-Schrauben) — Grenztrag- | ||
| fähigkeit der Bauteile | ||
| 8.4.4 | Moment(schub)belastete Anschlüsse | 275 |
| 8.4.5 | Konsolanschlüsse | 276 |
| 8.5 | Bewegungsschrauben | 277 |
| 8.5.1 | ^ Entwurf | 278 |
| 8.5.2 | Nachprüfung auf Festigkeit | 278 |
| 8.5.3 | Nachprüfung auf Knickung | 280 |
| 8.5.4 | Nachprüfung des Muttergewindes (Führungsgewinde) | 281 |
| 8.5.5 | Wirkungsgrad der Bewegungsschrauben, Selbsthemmung | 282 |
| • 8.6 Berechnungsbeispiele | 282 | |
| 8.7 | Literatur | 290 |
| XVIII | ||
| 9 Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente | ||
| 9.1 | Funktion und Wirkung | 292 |
| 9.2 | Bolzen | 292 |
| 9.2.1 | Formen und Verwendung | 292 |
| 9.2.2 | Gestalten und Entwerfen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau | 293 |
| Einbaufälle und Biegemomente — Festlegen der Bauteilabmessungen | ||
| 9.2.3 | Berechnen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau | 295 |
| 9.2.4 | Gestalten und Entwerfen von Bolzenverbindungen im Stahlbau | 296 |
| Einsatzbereiche — Bemessen der Augenstäbe nach DIN EN 1993-1-8 | ||
| 9.2.5 | Bemessung für massive Rundbolzen nach DIN EN 1993-1-8 | 298 |
| Bolzenverbindungen bei denen eine unbehinderte Verdrehung in den | ||
| Augen erforderlich ist — Austauschbare Bolzen — Bolzenverbindungen | ||
| ohne geforderte Verdrehung in den Augen | ||
| 9.3 | Stifte und Spannbuchsen | 300 |
| 9.3.1 | Formen und Verwendung | 300 |
| Kegelstifte — Zylinderstifte — Kerbstifte und Kerbnägel — Spannstifte | ||
| (Spannhülsen) — Spannbuchsen für Lagerungen | ||
| 9.3.2 | Berechnung der Stiftverbindungen | 303 |
| Querstift-Verbindungen — Steckstift-Verbindungen — Längsstift-(Rund- | ||
| keil-)Verbindungen | ||
| 9.4 | Sicherungselemente | 305 |
| 9.4.1 | Sicherungsringe (Halteringe) | 306 |
| 9.4.2 | Splinte und Federstecker | 309 |
| 9.4.3 | Achshalter | 309 |
| 9.5 | Gestaltungs- und Anwendungsbeispiele | 310 |
| • 9.6 Berechnungsbeispiele | 313 | |
| 9.7 | Literatur | 318 |
| 10 Federn | ||
| 10.1 | Funktion und Wirkung | 321 |
| 10.1.1 | Federrate, Federkennlinie | 321 |
| 10.1.2 | Federungsarbeit | 323 |
| 10.1.3 | Schwingungsverhalten und Dämpfung | 324 |
| 10.1.4 | Federarten | 325 |
| 10.1.5 | Federwerkstoffe | 326 |
| 10.1.6 | Auswahl und Optimierung von Federn | 327 |
| 10.2 | Zug- und druckbeanspruchte Federn | 327 |
| 10.2.1 | Zugstäbe | 327 |
| 10.2.2 | Ringfedern | 327 |
| 10.3 | Biegebeanspruchte Federn | 328 |
| 10.3.1 | Einfache Blattfedern | 328 |
| 10.3.2 | Geschichtete Blattfedern | 330 |
| 10.3.3 | Drehfedern | 331 |
| 10.3.4 | Spiralfedern | 334 |
| 10.3.5 | Tellerfedern | 336 |
| • 10.4 Torsionsbeanspruchte Federn aus Metall | 343 | |
| 10.4.1 | Drehstabfedern | 343 |
| 10.4.2 | Zylindrische Schraubenfedern mit Kreisquerschnitt | 345 |
| 10.4.3 | Zylindrische Schraubenfedern mit Rechteckquerschnitt | 352 |
| 10.4.4 | Kegelige Schraubendruckfedern | 353 |
| 10.5 | Federn aus Gummi | 353 |
| 10.5.1 | Eigenschaften von Gummi | 353 |
| 10.5.2 | Ausführung, Anwendung | 354 |
| 10.6 | Berechnungsbeispiele | 356 |
| 10.7 | Literatur | 362 |
| 11 Achsen, Wellen und Zapfen | ||
| 11.1 | Funktion und Wirkung | 364 |
| 11.2 | Gestalten und Entwerfen | 365 |
| 11.2.1 | Gestaltungsgrundsätze | 365 |
| Gestaltungsrichtlinien hinsichtlich der Festigkeit - Gestaltungsrichtlinien | ||
| hinsichtlich des elastischen Verhaltens | ||
| 11.2.2 | Entwurfsberechnung | 368 |
| Werkstoffe und Halbzeuge - Berechnungsgrundlagen - Ermittlung des | ||
| Entwurfsdurchmessers | ||
| 11.3 | Kontrollberechnungen | 379 |
| 11.3.1 | Festigkeitsnachweis | 379 |
| 11.3.2 | Elastisches Verhalten | 381 |
| Verformung bei Torsionsbeanspruchung — Verformung bei Biegebean- | ||
| spruchung | ||
| 11.3.3 | Kritische" Drehzahl | 384 |
| Schwingungen, Resonanz - Biegekritische Drehzahl - Verdrehkritische | ||
| Drehzahl | ||
| • 11.4 Berechnungsbeispiele | 388 | |
| 11.5 | Literatur | 395 |
| 12 Elemente /um Verbinden von Wellen und Naben | ||
| 12.1 | Funktion und Wirkung | 396 |
| 12.2 | Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen | 396 |
| 12.2.1 | Pass- und Scheibenfederverbindungen | 396 |
| Gestalten und Entwerfen — Berechnung | ||
| 12.2.2 | Keil- und Zahnwellenverbindungen | 401 |
| Gestalten und Entwerfen — Berechnung | ||
| 12.2.3 | Polygonverbindungen | 403 |
| Gestalten und Entwerfen - Berechnung | ||
| 12.2.4 | Stirnzahnverbindungen | 404 |
| 12.2.5 | Stiftverbindungen | 404 |
| 12.3 | Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen | 405 |
| 12.3.1 | Zylindrische Pressverbände | 405 |
| Gestalten und Entwerfen - Berechnung — Angaben zur Herstellung von | ||
| Pressverbänden — Drehzahleinfluss bei Pressverbänden | ||
| 12.3.2 | Kegelpressverbände | 413 |
| Gestalten und Entwerfen — Berechnung | ||
| 12.3.3 | Spannelement-Verbindungen | 417 |
| Lösbare Kegelspannsysteme (LKS) — Sternscheiben — Druckhülsen - | ||
| Hydraulische Spannbuchsen — Toleranzring | ||
| 12.3.4 | Klemmverbindung | 424 |
| Gestalten und Entwerfen — Berechnung | ||
| 12.3.5 | Keilverbindungen | 426 |
| Gestalten und Entwerfen - Berechnung | ||
| 12.3.6 | Kreiskeil-Verbindung | 428 |
| Gestalten und Entwerfen — Berechnung | ||
| 12.4 | Stoffschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen | 428 |
| • 12.5 Berechnungsbeispiele | 429 | |
| 12.6 | Literatur und Bildquellennachweis | 433 |
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| 13 Kupplungen und Bremsen | ||
| 13.1 | Funktion und Wirkung von Kupplungen | 434 |
| 13.2 | Berechnungsgrundlagen zur Kupplungsauswahl | 436 |
| 13.2.1 | Anlaufdrehmoment, zu übertragendes Kupplungsmoment | 436 |
| 13.2.2 | Beschleunigungsdrehmoment, Trägheitsmoment | 439 |
| 13.2.3 | Betriebsverhalten von Antriebs- und Arbeitsmaschinen | 441 |
| 13.2.4 | Kupplungsdrehmoment | 442 |
| Stoßfreies Anfahren mit konstantem Drehmoment — Drehmomentstoß — | ||
| Geschwindigkeitsstoß — Periodisches Wechseldrehmoment | ||
| 13.2.5 | Auslegung nachgiebiger Wellenkupplungen | 445 |
| Nach Herstellerangaben — Mit Hilfe von Anwendungsfaktoren - | ||
| Nach der ungünstigsten Lastart (DIN 740 T2) | ||
| 13.2.6 | Auslegung von schaltbaren Reibkupplungen | 448 |
| Anlaufvorgang - Drehmomente bei Reibkupplungen — Bestimmung der | ||
| Kupplungsgröße | ||
| 13.3 | Nicht schaltbare Kupplungen | 451 |
| 13.3.1 | Starre Kupplungen | 451 |
| 13.3.2 | Nachgiebige Kupplungen (Ausgleichskupplungen) | 452 |
| Getriebebewegliche (drehstarre) Kupplungen — Drehnachgiebige | ||
| Kupplungen | ||
| 13.4 | Schaltbare Kupplungen | 464 |
| 13.4.1 | Fremdbetätigte Kupplungen (Schaltkupplungen) | 464 |
| Formschlüssige Schaltkupplungen - Kraft-(Reib-)schlüssige Schalt- | ||
| kupplungen | ||
| 13.4.2 | Momentbetätigte Kupplungen (Sicherheitskupplungen) | 475 |
| 13.4.3 | Drehzahlbetätigte Kupplungen (Fliehkraftkupplungen) | 477 |
| 13.4.4 | Richtungsbetätigte Kupplungen (Freilaufkupplungen) | 478 |
| 13.4.5 | Induktionskupplungen | 480 |
| Synchronkupplung — Asynchron- und Wirbelstromkupplung | ||
| 13.4.6 | Hydrodynamische Kupplungen | 482 |
| Mit konstanter Füllung — Mit veränderlicher Füllung | ||
| 13.5 | Hinweise für Einsatz und Auswahl von Kupplungen | 485 |
| 13.6 | Bremsen | 488 |
| 13.6.1 | Funktion und Wirkung | 488 |
| 13.6.2 | Berechnung | 489 |
| 13.6.3 | Bauformen | 489 |
| • 13.7 Berechnungsbeispiele | 493 | |
| 13.8 | Literatur und Bildquellennachweis | 503 |
| 14 Wälzlager und Wälzlagerungen | ||
| 14.1 | Funktion und Wirkung | 506 |
| 14.1.1 | Aufgaben und Wirkprinzip | 506 |
| 14.1.2 | Einteilung der Lager | 508 |
| 14.1.3 | Richtlinien zur Anwendung von Wälzlagern | 508 |
| 14.1.4 | Ordnung der Wälzlager | 510 |
| Aufbau der Wälzlager, Wälzkörperformen, Werkstoffe — Grundformen | ||
| der Wälzlager, Druckwinkel, Lastwinkel — Standardbauformen der Wälz- | ||
| lager, ihre Eigenschaften und Verwendung — Weitere Bauformen — Bau- | ||
| maße und Kurzzeichen der Wälzlager | ||
| 14.2 | Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen | 522 |
| 14.2 | ,1 Lageranordnung | 522 |
| Fest-Los-Lagerung — Stützlagerung — Lagerkombinationen — Mehrfache | ||
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| 14.2.2 | Lagerauswahl | 524 |
| 14.2.3 | Gestaltung der Lagerungen | 525 |
| Tolerierung der Anschlussbauteile — Konstruktive Gestaltung der Lager- | ||
| stelle | ||
| 14.2.4 | Schmierung der Wälzlager | 528 |
| Fettschmierung — Ölschmierung — Feststoffschmierung | ||
| 14.2.5 | Lagerabdichtungen | 532 |
| 14.2.6 | Vorauswahl der Lagergröße | 533 |
| 14.3 | Berechnung der Wälzlager | 533 |
| 14.3.1 | Statische Tragfähigkeit | 534 |
| Statische Tragzahl C0 — Statisch äquivalente Belastung | ||
| 14.3.2 | Dynamische Tragfähigkeit | 534 |
| Bestimmungsgrößen nach DIN ISO 281 — Lebensdauergleichung nach | ||
| DIN ISO 281 — Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lagerbelastung | ||
| (P und n = konstant) — Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lager- | ||
| belastung (P und n konstant) | ||
| 14.3.3 | Minderung der Lagertragzahlen C und Co | 539 |
| 14.3.4 | Erreichbare Lebensdauer — modifizierte Lebensdauerberechnung | 539 |
| 14.3.5 | Gebrauchsdauer | 540 |
| 14.3.6 | Höchstdrehzahlen | 541 |
| 14.4 | Gestaltungsbeispiele für Wälzlagerungen | 541 |
| 14.5 | Wälzgelagerte Bauelemente | 544 |
| Lagergehäuseeinheiten — Laufrollen — Drehverbindungen — Kugelbuchsen — | ||
| Kugelgewindetrieb | ||
| 14.6 | Lineare Wälzführungen | 547 |
| 14.6.1 | Funktion und Eigenschaften | 547 |
| 14.6.2 | Tragfähigkeit und nominelle Lebensdauer | 549 |
| 14.6.3 | Auswahl von Führungen, Linearsysteme | 550 |
| • 14.7 Berechnungsbeispiele | 552 | |
| 14.8 | Literatur und Bildquellennachweis | 560 |
| 15 Gleitlager | ||
| 15.1 | Funktion und Wirkung | 561 |
| 15.1.1 | Wirkprinzip | 561 |
| 15.1.2 | Anordnung der Gleitflächen | 561 |
| 15.1.3 | Reibungszustände | 562 |
| 15.1.4 | Schmierstoffeinflüsse | 564 |
| 15.1.5 | Hydrodynamische Schmierung | 569 |
| Schmierkeil — Druckverteilung und Tragfähigkeit | ||
| 15.2 | Anwendung | 572 |
| 15.3 | Gestalten und Entwerfen | 573 |
| 15.3.1 | Gleitlagerwerkstoffe | 573 |
| Tribologisches Verhalten — Lagerwerkstoffe | ||
| 15.3.2 | Gestaltungs- und Betriebseinflüsse | 576 |
| 15.3.3 | Schmierstoffversorgung der Gleitlager | 580 |
| Schmierungsarten — Schmierverfahren und Schmiervorrichtungen — | ||
| Schmierstoffzuführung | ||
| 15.3.4 | Gestaltung der Radial-Gleitlager | 584 |
| Lagerbuchsen, Lagerschalen — Gestaltungsbeispiele | ||
| 15.3.5 | Gestaltung der Axial-Gleitlager | 589 |
| 15.3.6 | Lagerdichtungen | 592 |
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| 15.4 | Berechnungsgrundlagen | 595 |
| 15.4.1 | Berechnung der Radialgleitlager | 595 |
| Betriebskennwerte (Relativwerte) - Wärmebilanz - Schmierstoffdurch- | ||
| satz — Berechnungsgang | ||
| 15.4.2 | Berechnung der Axialgleitlager | 605 |
| Spurlager mit ebenen Spurplatten — Einscheiben- und Segment-Spurlager | ||
| • 15.5 Berechnungsbeispiele | 611 | |
| 15.6 | Literatur | 617 |
| 16 Riemengetriebe | ||
| 16.1 | Funktion und Wirkung | 619 |
| 16.1.1 | Aufgaben und Wirkprinzip | 619 |
| 16.1.2 | Riemenaufbau und Riemenwerkstoffe | 619 |
| Flachriemen - Keilriemen - Keilrippenriemen - Synchronriemen | ||
| (Zahnriemen) | ||
| 16.2 | Gestalten und Entwerfen | 623 |
| 16.2.1 | Bauarten und Verwendung | 623 |
| Wahl der Riemenart - Riemenführung — Vorspannmöglichkeiten - Ver- | ||
| stell- bzw. Schaltgetriebe | ||
| 16.2.2 | Ausführung der Riemengetriebe | 626 |
| Allgemeine Gesichtspunkte — Hauptabmessungen der Riemenscheiben - | ||
| Werkstoffe und Ausführung der Riemenscheiben | ||
| 16.3 | Auslegung der Riemengetriebe | 630 |
| 16.3.1 | Theoretische Grundlagen zur Berechnung der Riemengetriebe | 630 |
| Kräfte am Riemengetriebe - Dehn- und Gleitschlupf, Übersetzung - | ||
| Spannungen, elastisches Verhalten - Übertragbare Leistung, optimale | ||
| Riemengeschwindigkeit | ||
| 16.3.2 | Praktische Berechnung der Riemengetriebe | 635 |
| Riemenwahl — Geometrische und kinematische Beziehungen - Leis- | ||
| tungsberechnung - Vorspannung; Wellenbelastung - Kontrollabfragen | ||
| » 16.4 Berechnungsbeispiele | 644 | |
| 16.5 | Literatur | 648 |
| 17 Kettengetriebe | ||
| 17.1 | Funktion und Wirkung | 649 |
| 17.1.1 | Aufgaben und Einsatz | 649 |
| 17.1.2 | Kettenarten, Ausführung und Anwendung | 649 |
| Bolzenketten - Buchsenketten - Rollenketten - Sonderbauformen | ||
| 17.1.3 | Kettenräder | 653 |
| 17.1.4 | Verbindungsglieder für Rollenketten | 653 |
| 17.1.5 | Mechanik der Kettengetriebe | 654 |
| 17.2 | Gestalten und Entwerfen von Rollenkettengetrieben | 656 |
| 17.2.1 | Verzahnungsangaben | 656 |
| 17.2.2 | Festlegen der Zähnezahlen für die Kettenräder | 657 |
| 17.2.3 | Gestalten der Kettenräder | 658 |
| 17.2.4 | Kettenauswahl | 658 |
| 17.2.5 | Gliederzahl, Wellenabstand | 659 |
| 17.2.6 | Anordnung der Kettengetriebe | 661 |
| 17.2.7 | Durchhang des Kettentrums | 661 |
| 17.2.8 | Hilfseinrichtungen | 661 |
| 17.2.9 | Schmierung und Wartung der Kettengetriebe | 663 |
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| 17.3 | Berechnung der Kräfte am Kettengetriebe | 664 |
| • 17.4 Berechnungsbeispiel................................................. • • | 665 | |
| 17.5 | Literatur | 667 |
| 18 Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen) | ||
| 18.1 | Funktionen, Wirkungen und Einsatz | 669 |
| 18.2 | Bauformen | 669 |
| 18.2.1 | Rohre | 669 |
| 18.2.2 | Schläuche | 671 |
| 18.2.3 | Formstücke | 672 |
| 18.2.4 | Armaturen | 672 |
| Ventile - Schieber - Hähne - Klappen | ||
| 18.3 | Gestalten und Entwerfen | 677 |
| 18.3.1 | Vorschriften, Begriffe und Definitionen | 677 |
| 18.3.2 | Rohrverbindungen | 679 |
| Schweißverbindungen für Stahlrohre - Flanschverbindungen - Rohrver- | ||
| schraubungen - Muffenverbindungen | ||
| 18.3.3 | Dehnungsausgleicher | 683 |
| 18.3.4 | Rohrhalterungen | 684 |
| 18.3.5 | Gestaltungsrichtlinien für Rohrleitungsanlagen | 685 |
| 18.3.6 | Darstellung der Rohrleitungen | 686 |
| 18.4 | Berechnungsgrundlagen | 686 |
| 18.4.1 | Rohrquerschnitt und Druckverlust | 686 |
| 18.4.2 | Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck | 688 |
| Gerade Rohre aus Stahl - Rohre aus duktilem Gusseisen - Rohre aus | ||
| Kunststoff - Berücksichtigung von Druckstößen | ||
| • 18.5 Berechnungsbeispiele | 693 | |
| 18.6 | Literatur | 696 |
| 19 Dichtungen | ||
| 19.1 | Funktion und Wirkung | 698 |
| 19.2 Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen | ||
| (Statische Dichtungen) | 700 | |
| 19.2.1 | Unlösbare Berührungsdichtungen | 700 |
| 19.2.2 | Lösbare Dichtungen | 701 |
| 19.3 Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen | ||
| (Dynamische Dichtungen) | 707 | |
| 19.3.1 | Dichtungen für Drehbewegungen | 707 |
| 19.3.2 | Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung | 712 |
| 19.4 | Berührungsfreie Dichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen | 715 |
| 19.5 | Literatur und Bildquellennachweis | 717 |
| 20 Zahnräder und Zahnradgetriebe (Grundlagen) | ||
| 20.1 | Funktion und Wirkung | 718 |
| 20.1.1 | Zahnräder und Getriebearten | 720 |
| 20.1.2 | Verzahnungsgesetz | 724 |
| 20.1.3 | Flankenprofile und Verzahnungsarten | 726 |
| Zykloidenverzahnung - Triebstockverzahnung - Evolventenverzahnung | ||
| 20.1.4 | Bezugsprofil, Herstellung der Evolventenverzahnung | 730 |
| XXVIII | ||
| 20.2 | Zahnradwerkstoffe | 732 |
| 20.3 | Schmierung der Zahnradgetriebe | 734 |
| 20.4 | Getriebewirkungsgrad | 736 |
| 20.5 | Konstruktionshinweise für Zahnräder und Getriebegehäuse | 737 |
| 20.5.1 | Gestaltungsvorschläge | 737 |
| Stirnräder - Kegelräder - Schnecken und Schneckenräder - Getriebegehäuse | ||
| 20.5.2 | Darstellung, Maßeintragung | 740 |
| Zeichnerische Darstellung — Maßeintragung | ||
| 20.6 | Literatur | 742 |
| 21 Stirnräder mit Evolentenverzahnung | ||
| 21.1 | Geometrie der Stirnräder | 744 |
| 21.1.1 | Begriffe und Bestimmungsgrößen | 744 |
| 21.1.2 | Verzahnungsmaße der Nullräder | 746 |
| 21.1.3 | Eingriffsstrecke, Profilüberdeckung | 747 |
| 21.1.4 | Profilverschiebung (Geradverzahnung) | 748 |
| Anwendung - Zahnunterschnitt, Grenzzähnezahl — Spitzgrenze und | ||
| Mindestzahndicke am Kopfkreis — Paarung der Zahnräder, Getriebe- | ||
| arten — Rad- und Getriebeabmessungen bei F-Radpaaren | ||
| 21.1.5 | Evolventenfunktion und ihre Anwendung bei K-Getrieben | 755 |
| Anwendung der Evolventenfunktion — Summe der Profilverschiebungs- | ||
| faktoren und ihre Aufteilung — 0,5-Verzahnung | ||
| • 21.1.6 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Geradverzahnung) | 757 | |
| 21.2 | Geometrie der Schrägstirnräder mit Evolventenverzahnung | 760 |
| 21.2.1 | Grundformen, Schrägungswinkel | 760 |
| 21.2.2 | Verzahnungsmaße | 761 |
| 21.2.3 | Eingriffsverhältnisse, Gesamtüberdeckung | 762 |
| 21.2.4 | Profilverschiebung (Schrägverzahnung) | 763 |
| Ersatzzähnezahl, Grenzzähnezahl - Profilverschiebungsfaktoren — Rad- | ||
| und Getriebeabmessungen für F-Radpaarungen | ||
| • 21.2.5 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Schrägverzahnung) | 766 | |
| 21.3 | Toleranzen, Verzahnungsqualität | 767 |
| 21.3.1 | Flankenspiele und Zahndickenabmaße | 767 |
| 21.3.2 | Prüfmaße für die Zahndicke | 769 |
| • 21.3.3 Berechnungsbeispiele (Toleranzen, Verzahnungsqualität) | 770 | |
| 21.4 | Entwurfsberechnung (Außenverzahnung) | 772 |
| 21.4.1 | Vorwahl der Hauptabmessungen | 772 |
| Wellendurchmesser dsh zur Aufnahme des Ritzels - Übersetzung i, Zäh- | ||
| nezahlverhältnis u - Ritzelzähnezahl zi — Zahnradbreite b — Schrä- | ||
| gungswinkel ß, Steigungsrichtung der Zahnflanken - Modul | ||
| 21.4.2 | Vorgehensweise zur Ermittlung der Verzahnungsgeometrie | 776 |
| 21.5 | Tragfähigkeitsnachweis für Außenradpaare | 776 |
| 21.5.1 | Schadensmöglichkeiten an Zahnrädern | 776 |
| Zahnbruch - Ermüdungserscheinungen an den Zahnflanken - Fressen | ||
| 21.5.2 | Kraftverhältnisse | 777 |
| Kräfte am Gerad-Stirnradpaar - Kräfte am Schräg-Stirnradpaar | ||
| 21.5.3 | Belastungseinflussfaktoren | 780 |
| 21.5.4 | Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit | 783 |
| Auftretende Zahnfußspannung - Zahnfuß-Grenzfestigkeit aFP | ||
| 21.5.5 | Nachweis der Grübchentragfähigkeit | 785 |
| Auftretende Flankenpressung - Flanken-Grenzfestigkeit öHp | ||
| • 21.5.6 Berechnungsbeispiele (Tragfähigkeitsnachweis) | 789 | |
| 22 Kegelräder und Kegelradgetriebe | ||
| 22.1 | Grundformen, Funktion und Verwendung | 792 |
| 22.2 | Geometrie der Kegelräder | 792 |
| 22.2.1 | Geradverzahnte Kegelräder | 792 |
| Übersetzung, Zähnezahlverhältnis, Teilkegelwinkel - Allgemeine Radab- | ||
| messungen - Eingriffsverhältnisse - Grenzzähnezahl und Profilverschie- | ||
| bung | ||
| 22.2.2 | Schrägverzahnte Kegelräder | 798 |
| Übersetzung, Zähnezahlverhältnis - Radabmessungen - Eingriffsverhält- | ||
| nisse - Grenzzähnezahl und Profilverschiebung | ||
| 22.3 | Entwurfsberechnung | 801 |
| Wellendurchmesser dsh zur Aufnahme des Ritzels - Übersetzung, Zähne- | ||
| zahlverhältnis - Zähnezahl - Schrägungswinkel - Zahnbreite - Zahnrad- | ||
| werkstoffe und Verzahnungsqualität — Modul | ||
| 22.4 | Tragfähigkeitsnachweis | 803 |
| 22.4.1 | Kraftverhältnisse | 803 |
| 22.4.2 | Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit | 805 |
| 22.4.3 | Nachweis der Grübchentragfähigkeit | 806 |
| • 22.5 Berechnungsbeispiele für Kegelradgetriebe | 807 | |
| 23 Schraubrad- und Schneckengetriebe | ||
| 23.1 | Schraubradgetriebe | 814 |
| 23.1.1 | Funktion und Wirkung | 814 |
| 23.1.2 | Geometrische Beziehungen | 814 |
| Übersetzungen - Schrägungswinkel - Geschwindigkeitsverhältnisse - | ||
| Radabmessungen, Achsabstand | ||
| 23.1.3 | Eingriffsverhältnisse | 815 |
| 23.1.4 | Kraftverhältnisse (Null-Verzahnung) | 816 |
| 23.1.5 | Berechnung der Getriebeabmessungen (Null-Verzahnung) | 818 |
| 23.2 | Schneckengetriebe | 818 |
| 23.2.1 | Funktion und Wirkung | 818 |
| Ausführungsformen und Herstellung - Verwendung | ||
| 23.2.2 Geometrische Beziehungen bei Zylinderschneckengetrieben mit | ||
| 2 | = 90° Achsenwinkel | 823 |
| Übersetzung - Abmessungen der Schnecke - Abmessungen des Schne- | ||
| ckenrades — Achsabstand | ||
| 23.2.3 | Eingriffsverhältnisse | 826 |
| 23.2.4 | Kraftverhältnisse | 827 |
| Kräfte an der Schnecke | ||
| 23.2.5 | Entwurfsberechnung für Schneckengetriebe | 828 |
| Vorwahl der Hauptabmessungen - Werkstoffvorwahl | ||
| 23.2.6 | Tragfähigkeitsnachweis | 830 |
| Grübchentragfähigkeit - Zahnfußtragfähigkeit - Durchbiegsicherheit der | ||
| Schneckenwelle - Temperatursicherheit bei Tauchschmierung | ||
| • 23.2.7 Berechnungsbeispiele | 833 | |
| 23.3 | Literatur | 836 |
| Sachwortverzeichnis | 839 | |
Sachwortverzeichnis
Abbrennstumpfschweißen 128
Abdeckscheibe, federnde 710
Abdichtung gegen axiale
Flächen 710
Abdichtung gegen radiale
Flächen 708
abgeleitete Reihe 6
Abmaß 28
-, oberes 28
unteres 28
Abminderungsfaktor 165
Abnutzungszuschlag 183
Abschertragfähigkeit 212, 271
Absperrventil 675
Abstreifring 714
Achsabstand 659, 747, 752,
815, 826
Achsabstandstoleranz, Stirnradgetriebe 769
Achse 364
Ablaufplan für Entwurfs- berechnung 378
-, Ablaufplan für vereinfachten
Festigkeitsnachweis 378
-, angeformte 371
Durchbiegung 382
-, feststehende 364
-, umlaufende 364
vereinfachter Festigkeits- nachweis 379
-, zylindrische 371
Achsenwinkel -, Kegelradgetriebe 792
-, Schraubradgetriebe 814
AD 2000-Regelwerk 181
AD-Merkblatt 156
Allgemeintoleranz für Schweiß- konstruktion 142
Alterungsbeständigkeit 109
Aluminiumbau, Nietverbin- dung 216
Aluminiumhartlot 115
Aluminiumniet 217
Anforderungsliste 15
angeformte Achse 371
angestellte Lagerung 522
Anisotropie 52
Anlaufdrehmoment 436, 439
Anlaufkupplung 477, 482
Anschluss
momentbelasteter 275
schubbelasteter 275
Anschlusswinkel 214
Anstrengungsverhältnis 48
Antriebsleistung 659
Antriebszapfen 374
Anwendungsfaktor KA 49, 72,
177, 780
Anziehdrehmoment 261
Anziehen 271
Anziehen der Schrauben- verbindung 259
drehmomentgesteuertes 262
-, drehwinkelgesteuertes 262
hydraulisches 263
-, streckgrenzgesteuertes 263
Anziehfaktor 263
Anziehverfahren 262
äquivalente Kraft 49
äquivalentes Drehmoment 49
arbeitsbetätigte Kupplung 470
Arbeitsposition (Schweißen) 145
Arbeitstemperatur (Hartlote) 115
Armatur 672
Armaturenart 672
Asynchronkupplung 482
Außenführung 658
Außenzentrierung 401
äußere Teilkegellänge 796
äußerer Fußkreisdurchmesser 800
äußerer Kopfkreisdurchmesser 800
äußerer Teilkreisdurchmesser
795, 800
äußeres Modul 795
Aufbau der Wälzlager 510
Auflegeweg (Riemen) 639
Auftragsschmierung 735
Augenlager 508, 585
Augenstab 296-297
Ausarbeiten 15
Ausarbeitungsphase 18
Ausbeute (Riementrieb) 631
Ausfallwahrscheinlichkeit 540
Ausführung 345
Ausgleichskupplung 452
Auslegung der schaltbaren
Reibkupplung 448
Auslegung des Riemengetriebes 630
Auslegung nachgiebiger Wellenkupplung 445
Ausrückgetriebe 626
Ausschlagfestigkeit 259
Ausschlagkraft 255
Ausschlagspannung 249, 258
austenitischer Stahl 134
Auswahl der Welle-Nabe-
Verbindung 396
Auswahl einer Dichtung 699
Auswahl einer Kupplung 485
Auswahl Wälzlager 524
Auswahlreihe 6
Auswirkung des Schweiß- vorganges 129
Axial-Gleitlager 589
Axial-Kippsegment-Lager 593
Axial-Pendelrollenlager 519
Axial-Rillenkugellager 518
Axial-Schrägkugellager 519
axiale Flächen, Abdichtung 710
axiale Führung 367
axiale Labyrinthdichtung 716
Axialfedersteife 448
Axialgleitlager 605
Berechnung 605
Axialkraft 780, 804, 817
Axialkraftkomponente, innere 537
Axiallager 508
Axialschnitt (Zahnrad) 824
Axialteilung 824
Backenbremse 490
Backring 713
Basiszeichen 520
Bauelement, wälzgelagertes 544
Bauform 669
Bauformen 489
Baumaße der Wälzlager 520
Baustahl, unlegierter 133
S ach Wortverzeichnis
