1、DK 62.001.2 : 62.002.2 : 7.013658.512.2.07(083.132) VDI-RICHTLINIEN Februar 1982VEREINDEUTSCHERINGENIEUREKonstruktionsmethodikErstellung und Anwendungvon KonstruktionskatalogenVDI 2222Blatt 2Design engineering methodicsSetting up and use of design cataloguesInhalt SeiteVorwort 21 Einleitung und Ziel
2、setzung 21.1 Kataloge im Rahmen des Vorgehensplans der Konstruktionsmethodik 21 .2 Gesichtspunkte zum Einsatz von Katalogen und Checklisten 41.3 Zielsetzung der Richtlinie . . 42 Grundlagen fr die Entwicklung von Katalogen fr das methodischeKonstruieren 42.1 Anforderungen an Konstruktionskataloge 42
3、.2 Unterscheidung wichtiger Katalogarten 42.3 Einordnung der Kataloge in den Konstruktionsproze 53 Erstellen und Gestalten von Konstruktionskatalogen 83.1 Auswahl von Katalogthemen 83.2 Vorgehen beim Erstellen von Konstruktionskatalogen 83.3 Vorschlge fr die Kataloggestaltung 94 Anwendung von Konstr
4、uktionskatalogen 134.1 Anwendung eines Lsungskataloges 134.2 Anwendung eines Objektkataloges 204.3 Anwendung von Operationskatalogen 215 Beispiele fr Konstruktionskataloge 225.1 Lsungskatalog fr die Funktion Kraft erzeugen“ 235.2 Lsungskatalog fr die Funktion Einstufige Kraftmultiplikation“ 255.3 Ls
5、ungskatalog fr die Funktion Rcklauf einer translatorisphenBewegung mechanisch sperren“ 265.4 Lsungskatalog fr die Funktion Bewegung mittels Schraubenpaarungspielfrei umformen“ 275.5 Lsungskatalog fr die Funktion Bewegung mittels Stirnradgetriebespielfrei umformen“ 285.6 Objektkatalog Zwanglufige kin
6、ematische Mechanismen mit maximalvier Gliedern“ 295.7 Objektkatalog Mechanische einstufige Getriebe mit konstantembersetzungsverhltnis“ 305.8 Operationskatalog fr die Gestaltvariation 326 Zusammenstellung verfgbarer Kataloge, Checklisten und tabellarischerLsungssammlungen 34Schrifttum 43VDI -Gesells
7、chaft Konstruktion und EntwicklungFachbereich KonstruktionAusschu KonstruktionsmethodikUnterausschu Konstru ktionskatalogeVDI -Handbuch KonstruktionVDI-Handbuch Getriebetechnik IVDI/VDE-Handbuch Feinwerktechnik Register-Nr. 5Preisgr. 17B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD1
8、5BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 2 - VDI 2222 Blatt 2VorwortIn der Richtlinie VDI 2222 Bl.l Konzipieren technischer Produkte“ sind Erkenntnisse aus dem Stand der Konstruktionswissenschaft mit Erfahrungen aus der praktischen Arbeit in den Konstruktionsbros zu
9、 einer Konstruktionsmethodikzusammengefat. Whrend der Arbeiten an Blatt 1 ergab sich, ausgelst durch eine Reihe von Verffentlichungen, da eszweckmig und ntzlich wre, eine Richtlmie ber eine systematische Katalogisierung konstruktiver Lsungen folgenzu lassen.Die vorliegende Richtlinie VDI 2222 B1.2 b
10、efat sich mit einer Anleitung zur Erstellung von Konstruktionskatalogen,zeigt einige bereits verfgbare Kataloge und erlutert an Hand einiger Beispiele das Konzipieren mit Hilfe dieser Kataloge.Die Ausarbeitung dieser Richtlinie lag in den Hnden eines 1972 zum Ausschu Konstruktionsmethodik gebildeten
11、Unterausschusses Konstruktionskataloge. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Irig. K.Roth haben nachstehende Herren mageblich an der Erstellung des 1977 erschienenen Richtlinienentwurfs und an dessen berarbeitung zum Weidruck mitgewirkt:Dr.-Ing. G. Diekhner, BremenProf. Dr.-Ing. O. Ewald, GriesheimDr.-In
12、g. H-J, Franke, FrankenthalDr. sc. techn. Dr.-Ing. E.h. F. Kesselring f, ZrichProf. Dr.-Ing. R. Koller, AachenDr.-Ing. P. Krumhauer, BerlinProf. Dr.-Ing. K Schlottmann, HamburgVon der VDI-Geschftsstelle:Ing. (grad.)P. Selbmann, DsseldorfDas Erstellen einer fortlaufend ergnzten Sammlung von Konstrukt
13、ionskatalogen auf der Basis von VDI 2222 B1.2 istnach Meinung der Ausschumitarbeiter nur in Zusammenarbeit von Firmen, Hoch- und Fachhochschulen und Instituten erreichbar. Die jeweiligen Arbeitsergebnisse sollten einer noch zu schaffenden Zentralstelle zur systematischenberarbeitung zugeleitet werde
14、n.VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE1 Einleitung und Zielsetzung1 .1 Kataloge im Rahmen des Vorgehensplans derKonstruktionsmethod ikKataloge oder allgemein Informationsspeicher, sindeine notwendige Voraussetzung fr jeden Konstruktionsproze. Whrend manchmal das Gedchtnis des Konstrukteurs als Informationssp
15、eicher gerade noch gengt, ist imallgemeinen, besonders aber beim methodischen Konstruieren, eine organisierte externe Speicherung von Informationen erforderlich. Nur mit der Benutzung solcherexternen Informationsspeicher ist es mglich, den Konstruktionsproze aus seiner vlligen Abhngigkeit vomWissens
16、stand des jeweiHgen Konstrukteurs zu lsen, d.h.im Grenzfall, den Konstruktionsproze reproduzierbarzu machen.Bild 1 zeigt schematisch die Einsatzmglichkeiten vonKatalogen und Checklisten beim Konstruieren bezogenauf den Vorgehensplan nach Blatt 1 der RichtlinieVDI 2222 1: Whrend des Konstruktionsproz
17、esses ergeben sich Fragen, die zur Suche in externen Speichern fhren. Die Ergebnisse dieser Suchprozesse, also die gefundenen Informationen, werden in den Konstruktionsprozerckgefuhrt.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsColle
18、ction - Stand 2016-11VDI 2222 Blatt 2 - 3 -Externe InformationsspeicherBeispiele fr Konstruktionskatalogeund Checklisten, die in einzelnenSchritten eingesetzt werden knnenCheckliste fr PlanungsschrittePlanenAuswhlen der Aufgabe-*“(Trendstudien, Marktanalyse, Forschungsergebnisse, Kundenanfragen, Vor
19、entwicklungen, Patentlage, Umweltschutz)Festlegen des EntwicklungsauftragesKonzipierenCheckliste fr das Aufstellender AnforderungslisteKlren der AufgabenstellungIAusarbeiten der AnforderungslisteIEntscheiden Kataloge fr Lsungsprinzipienhufig auftretender TeilfunktionenKataloge physikalischer Effekte
20、Kataloge fr Operationenzur Erzeugung von LsungsvariantenAbstrahieren, Aufgliedern der Gesamtfunktion in Teilfunktionen -Suchen nach Lsungsprinzipien und Bausteinen zum Erfllen der Teilfunktionen(Orientierende Berechnungen und oder Versuche) Kombinieren von Lsungsprinzipien zum Erfllen der Gesamtfunk
21、tion(Auswhlen geeigneter Prinzipkombinationen)Erarbeiten von Konzeptvarianten fr die Prinzipkombinationen(Grobmastbliche Skizzen oder Schemata)Technisch-wirtschaftliches Bewerten der Konzeptvarianten(Auswhlen des Lsungskonzepts)IEntscheiden EntwerfenErstellen eines mastblichen Entwurfs Technisch-wir
22、tschaftliches Bewerten des Entwurfs(Ausmerzen der Schwachstellen)IErstellen eines verbesserten Entwurfs(Auswhlen der Gestaltungszonen)IOptimieren der GestaltungszonenFestlegen des bereinigten EntwurfsIEntscheiden AusarbeitenGestalten und Optimieren der Einzelteile IAusarbeiten der Ausfhrungsunterlag
23、en(Zeichnungen, Stcklisten, Anweisungen)IHerstellen und Prfen eines Prototyps, z.B. bei Serienfertigungberprfen der KostenIEntscheiden(Fertigungsfreigabe)Bild 1. Kataloge im Rahmen des Vorgehensplans der KonstruktionsmethodikB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686B
24、D19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-4- VDI2222 Blatt 21.2 Gesichtspunkte zum Einsatz von Katalogen undChecklistenVieles erarbeitete Wissen wird nicht nutzbringend angewandt, weil es fr viele Anwender nicht oder nicht ingeeigneter Form verfgbar ist. Diese Tatsache betrifft
25、inbesonderem Mae auch den Konstrukteur als Anwender z.B.physikalischen, technologischen und stoffkundlichenWissens. Als Hilfsmittel zur besseren Ausschpfung bekannten Wissens und damit als geeignetes Hilfsmittel fr bessereKonstruktionen bieten sich geeignete Kataloge an.Diese Kataloge mssen auch unt
26、er dem Aspekt der mitihrer Hilfe erzielbaren Rationalisierungseffekte betrachtetwerden. Untersuchungen zeigten z.B., da die TtigkeitSich informieren“ 8 % bis 15 % des gesamten Zeitaufwandes im Konstruktionsbro ausmachte 2; 3. Besonders gro ist der Zeitaufwand im Fall sicherheitsrelevanterKonstruktio
27、nen, we sich hier der Konstrukteur durcheine Vielzahl von Verordnungen, gesetzlichen Bestnmun-gen und Regelwerken durchfinden mu. Diese Aufgabewird sehr erleichtert, wenn ihm entsprechend aufbereiteteKataloge zur Verfgung stehen.Kataloge, die einen schnellen Zugriff zu den vom Konstrukteur bentigten
28、 Informationen gewhrleisten, knnendaher eine groe Hfe bei der Rationalisierung im Konstruktionsbro sein. Dies um so mehr, we die im folgenden vorgestellten Kataloge nach konstruktionsmethodischen Gesichtspunkten organisiert sid und damit denkonstruktiven Lsungsproze selbst positiv beeinflussenknnen.
29、 Die gezielte Sammlung konstruktionsbezogenerDaten ist darber hinaus em erster Schritt, um den Einsatz modemer Informationstrger oder von DV-Anlagenvorzubereiten.Grundstzlich sind Kataloge kein neues Hfsmittel frden Konstrukteur. Wlzlagerkataloge, Tabellen in Handbchern, Normbltter oder Wiederholtek
30、ataloge dienenstndig als Arbeitsunterlagen. Nicht alle diese Katalogesind aber in hinreichender Form auf die Bedrfnisse desKonstrukteurs zugeschnitten. So bleiben meistens Wnschebezglich schnellen und gezielten Zugriffs sowie umfassender, aber dennoch bersichtlicher Information und Bercksichtigung k
31、onstruktionsmethodischer Gesichtspunkteunerfllt.1.3 Zielsetzung der RichtlinieVon den Gesichtspunkten aus Abschn. 1.2 ausgehendergeben sich fr diese Richtlinie folgende Ziele:Die sinnvolle Gestaltung und die rationelle Erstellungvon Katalogen fr das methodische Konstruieren(Konstruktionskatalogen) s
32、oll beschrieben werden.Einige bereits verfgbare Konstruktionskataloge sollenals Beispiel aufgenommen und damit allgemein nutzbar gemacht werden.Das methodische Arbeiten nt Konstruktionskatalogensoll beispielhaft dargestellt werden.Die Hinweise fr das Gestalten und Erstellen von Katalogen bilden wese
33、ntliche Tee dieser Richtlinie und sollenzu einer Koordinierung und Normierung zuknftiger Arbeiten an Konstruktionskatalogen beitragen.2 Grundlagen fr die Entwicklung von Katalogenfr das methodische Konstruieren2.1 Anforderungen an KonstruktionskatalogeFr das Anwenden von Konstruktionskatalogen lasse
34、nsich folgende Anforderungen zusammenstellen:Schneller Zugriff zu Informationen,bequeme Handhabung,Anpassung an den Konstruktionsablauf unter Bercksichtigung konstruktionsmethodischer Begriffe undVerfahren,Vollstndigkeit im Rahmen gesetzter Grenzen,Gltigkeit fr mglichst groe Benutzerkreise,Erweiteru
35、ngsfhigkeit,Bestndigkeit im System aber nderbarkeit im Deta,Widerspruchsfreiheit in sich und untereinander,Erkennbarkeit der Zusammenhnge, nach denen derAufbau erfolgt.2.2 Unterscheidung wichtiger KatalogartenKataloge werden als Informationsspeicher gebraucht. Eslassen sich drei wichtige Arten unter
36、scheiden, die zusammengefat mit dem Oberbegriff Konstruktionskataloge“bezeichnet werden:Objektkataloge,Operationskataloge,Lsungskataloge.Diese Kataloge knnen wie folgt definiert und beschrieben werden:Konstruktionskataloge sind Informationsspeicher, die hin-sichthch ihrer Inhalte, ihrer Zugriffsmgli
37、chkeiten und ihresAufbaus auf das methodische Konstruieren zugeschnittensind. Ihre besonderen Kennzeichen sind weitgehende Vollstndigkeit, klare Gliederung (Systematik) und Existenzvon Zugriffsmerkmalen.Objektkataloge sind Konstruktionskataloge, die aufgabenunabhngig die fr das Konstruieren notwendi
38、gen grundlegenden allgemeinen Sachverhalte, insbesondere physikalischer, geometrischer, technologischer und stoffkund-licher Natur, enthalten. Der Ordnungsgesichtspunkt frObjektkataloge ist eine Klasse von Mitteln.Objektkataloge knnen z.B. enthalten: Oberflchen undVolumina wichtiger Krper; Schwerpun
39、ktlagen; Trgheitsmomente; physikalische und technologische Eigenschaftenvon Werkstoffen; Lieferformen von Profilen; ebene zwangslufige kinematische Ketten mit einer bestimmten Anzahlvon Gliedern; physikalische Effekte.Objektkataloge speichern demnach Wissen, das der Konstrukteur bentigt, das aber ni
40、cht spezifisch ganz bestimmten Funktionen oder Produkten zugeordnet ist. Objektkataloge knnen m strengem Smne vollstndig sein, wieetwa das System der chemischen Elemente oder ein Katalog kinematischer Ketten.Operationskataloge sind Konstruktionskataloge, dieOperationen (Verfahrensschritte) oder Oper
41、ationsfolgen(Verfahren), die im Rahmen des methodischen Konstru-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI 2222 Blatt 2 - 5 -ierens von Interesse sind, und deren Anwendungsbedingungen und Einsatzkriteri
42、en enthalten.Operationskataloge beinhalten z.B.: Regeln zur Erzeugungverschiedener Funktionsstrukturen, Regeln zur Erzeugunggestaltlicher Lsungsvarianten (z.B. Gestaltungsrichtlinien),Verfahren zur Lsungsauswahl, Verfahren zur Festigkeitsberechnung, Verfahren zur numerischen Berechnung vonDifferenti
43、algleichungen usw.Lsungskataloge sind Konstruktionskataloge, die bestimmten Funktionen oder Aufgaben, ggf. ergnzt durch Randbedingungen, Lsungen zuordnen. Der Ordnungsgesichtspunkt fr Lsungskataloge ist eine Funktion oder eineKlasse von Funktionen, die mit verschiedenen Mittelnrealisiert werden kann
44、. Es werden also einem bestimmtenZweck verschiedene Mittel zugeordnet.Lsungskataloge enthalten eine mglichst umfassendeSammlung von Lsungen fr eine bestimmte Funktion,z.B. : verschiedene Blockschaltbilder fr Funktionenwie Druck regeln“ oder mechanische Leistung messen“;elektrische Schaltplne fr Funk
45、tionen wie Spannungteilen“ oder AmpHtude modulieren“; skizzenhafte L-sungsprinzipe fr Funktionen wie elektrische Energiespeichern“, Kraft erzeugen“, Punkt gerade fhren“,Weg anzeigend messen“; entwurfshnliche Lsungs-prinzipe fr Funktionen wie Wellen drehelastisch kuppeln“Krper translatorisch fhren“,
46、Welle und Nabe drehstarrverbinden“. Je konkreter dabei die Lsungen fr einzelneFunktionen sind, um so weniger ist es mglich, eine Vollstndigkeit der Sammlung zu erreichen. Die Unterscheidung von Lsungs- und Objektkatalogen ist nicht immersofort einsichtig. Sowohl ein Lsungskatalog als auch einObjektk
47、atalog knnen z.B. gleiche Prinzipe enthalten. Einsolcher Fall ist in Bild 2 dargestellt.ObjektkatalogGelenkgetriebeLsungskatalogDrehmoment verstrken“Diejenigen Lsungen derFunktion Drehmomentverstrken“, die RdergetriebesindObjektkatalogRdergetriebe“ LsungskatalogPunkt gerade fhren“Bild 2. Der Zusamme
48、nhang zwischen Objekt- und Lsungs-katalogenDer Lsungskatalog fr die Teilfunktion Drehmomentverstrken“ enthlt Teilmengen aus mehreren Objektkatalogen, z.B. aus den Katalogen fr Gelenkgetriebe“, Rdergetriebe“ usw. Andererseits liefern die gleichen Objektkataloge auch Lsungen fr andere Teilfunktionen, z.B.fr die Teilfunktion Punkt gerade fhren“.Die drei Arten von Katalogen stehen in enger Beziehungzueinander, da Objektkataloge gewissermaen das Rohmaterial liefern, das mit den Arbeitsanweisungen aus denOperationskatalogen zu Lsungen verarbeitet werdenkarm.Hufig ist e
