1、DK 62.002.2(085) 621.83.061.4: 531.1 (083.132) VDI-RICHTLINIEN VEREIN Konstruktionskataloge DEUTSCHER Lsung von Bewegungsaufgaben mitGetrieben INGENIEURE Grundlagen Catalogues for Machine Design t: =l Mechanisms for motiontransfer $; Fundamentals “ “ c 2 Gliederung der Bewegungsaufgaben $ “ 2.3 Glie
2、derung der Getriebefunktionen E u “ 2.4 Anwendungsbeispiel “Schueintrag bei Webmaschinen“ a: .22 -5 :l “ 4.1 Vorbemerkungen . 4.2 Exemplarische bersicht . “ . . Q) B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-1
3、1-2- VDI 2727 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten (C) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 991VorbemerkungDas Lsen von Bewegungsaufgaben nimmt bei vielenProblemen einen breiten Raum ein.Die Richtlinienreihe VDI 2727 soll dem Konstrukteur helfen, ber systematisch geordnete typische Bewegungsablufe, d
4、enen getriebetechnische Lsungenzugeordnet sind, schneller und sicherer zu geeignetenLsungen zu kommen. Diese lassen sich durch Beachten der in den Katalogen enthaltenen kennzeichnenden Merkmale und Anwenden von Kriterien auseinem Lsungsfeld herausfiltern.Die in der Richtlinienreihe VDI 2222 Bl. 1 un
5、d 2schon gegebenen allgemeinen Empfehlungen wurdenhier auf die besonderen getriebetechnischen Problemstellungen angewendet und erweitert.Durch sinnvollen Gebrauch der RichtHnienreiheVDI 2727 ergibt sich ein breiter wirtschaftlicher Nutzen durch Finden besserer Lsungen in krzerer Zeit, Anregungen zum
6、 Abwandeln und Kombinierender vorgestellten Lsungen zu neuen Lsungsanstzen, bersichtsinformation ber vorhandene getriebetechnische Konstruktionskataloge, methodische Wissensdokumentation, auch alsVorbedingung der Rechneranwendung.Es wird dem Konstrukteur ein Weg gezeigt, wie erfr seine spezielle Auf
7、gabenstellung geeignete Lsungen findet. Auch derjenige Konstrukteur ist angesprochen, der mit Konstruktionsmethodik und derGetriebetechnik nur wenig vertraut ist.In der Richtlinie wird der allgemeine Aufbau vongetriebetechnischen Konstruktionskatalogen erklrt;ein Praxisbeispiel erlutert die Einsatzm
8、gUchkeitensolcher Konstruktionskataloge.Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI 2727 enthlt diebergeordnete Matrix der Getriebefunktionen sowieHinweise auf bereits vorhandene Konstruktionskataloge und Sammlungen. Ausgehend von dieser Matrixkann schlielich die Auswahl des entsprechendenKonstruktionskataloge
9、s erfolgen. Damit hat derKonstrukteur einen umfassenden berblick ber diemglichen Lsungen seines getriebetechnischen Problems und kann dem Konstruktionskatalog geeignete Lsungen entnehmen.Es ist geplant, in weiteren Blttern der RichtlinieVDI 2727 fr hufig wiederkehrende Aufgaben Konstruktionskataloge
10、 folgen zu lassen.1 Einleitung und Ziele1.1 VDI 2222 Bl. 2 als AusgangspunktBereits whrend der Erstellung der grundlegendenRichtlinie VDI 2222 Bl. 1 Konstruktionsmethodik;Konzipieren technischer Produkte“ wurde die Bedeutung der systematischen Katalogisierung konstruktiver Lsungen erkannt. Es erfolg
11、te daher parallel die Ausarbeitung von VDI 2222 Bl. 2 Konstruktionsmethodik; Erstellung und Anwendung vonKonstruktionskatalogen“.Die nachfolgend angefhrten Feststellungen habenden Fachbereich Getriebetechnik innerhalb der VDI-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion Vertrieb veranlat, eine Richtlinie b
12、er Konstruktionskatalogeauszuarbeiten, die Getriebe zur Lsung von Bewegungsaufgaben anbietet. Konstrukteuren bereitet die Suche nach geeigneten Getriebebauformen und die Auslegung vonGetrieben oft groe Mhe. In Hunderten von Fachbchern und Tausendenvon Zeitschriftenartikeln steht dazu ein vielfltiges
13、Wissen zur Verfgung. Der Zugang zu diesemWissen ist fr einen Konstrukteur, der nicht Ge-triebespeziahst ist, oft schwierig. Wie die zahlreichen getriebetechnischen Beispielein konstruktionsmethodischen Arbeiten zeigen,eignet sich das Fachgebiet Getriebetechnik gut frdie methodische Bearbeitung. Es s
14、ollte im Interesse jedes Getriebetechnikers liegen, durch eine geeignete Aufbereitung des getriebetechnischen Wissens dem Konstrukteur denEinsatz von Getrieben in dessen Konstruktionenzu erleichtern.Mit der vorliegenden Richtlinie sollen die in derRichtlinie VDI 2222 gemachten Empfehlungen aufden Be
15、reich der Getriebetechnik angewendet undentsprechend ergnzt werden. Der Einfachheit halberwird auf die in der Richtlinie VDI 2222 Bl. 2 vorgenommene Unterteilung in Lsungs-, Objekt- undOperationskataloge verzichtet und nur von Konstruktionskatalogen gesprochen. Die Richtlinie betrachtet berwiegend K
16、onzept- und Entwurfsphase,da sich die Ausarbeitungsphase nicht von der beianderen konstruktiven Problemen unterscheidet.1.2 Einsatz von getriebetechnischenKonstruktionskatalogenGetriebetechnische Konstruktionskataloge enthaltenunterschiedliche Lsungsmglichkeiten fr eine be-B974908A824A6748CAAAA99BAB
17、349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 991 VDI 2727 Blatt 1 -3-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST Beu
18、thStandardsCollection - Stand 2016-11-4- VDI 2727 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 991Stimmte Aufgabe. Zur Auswahl einer geeigneten Lsung mu der Konstrukteur deshalb zunchst dieBewegungsaufgabe przise formulieren. ber einesystematische Ordnung von Bewegungsauf
19、gaben(siehe Abschnitt 2) wird ihm aufgezeigt, welcheGruppen von getriebetechnischen Lsungen hierfrzur Verfgung stehen. Diese werden in bersichtskatalogen zusammenfassend dargestellt, von denen ausder Zugriff zu Detailkatalogen mghch ist. In diesenKatalogen werden neben den systematisch geordneten Pr
20、inzipskizzen auch die wichtigsten Eigenschaften der Getriebe zusammengestellt, die als Kriterienbei der Auswahl einer geeigneten Lsung fr einenspeziellen Anwendungsfall verwendet werden knnen. Die Kataloge knnen wiederum als Zugriffs-mghchkeit fr weitere Informationen dienen, z.B.zu weiterfhrender L
21、iteratur.In Bild 1 wird dargestellt, wie der Arbeitsablauf vonder konstruktiven Aufgabe bis hin zu einer getriebetechnischen Lsung mit Hilfe von Konstruktionskatalogen gestaltet werden kann. Der Schwerpunkt desKatalogeinsatzes liegt dabei in der Phase Erarbeiteneines Lsungskonzepts“.1.3 Vorteile von
22、 KonstruktionskatalogenKonstruktionskataloge lassen fr den Konstrukteurdie folgenden Vorteile erwarten: Schneller berblick ber die fr eine Aufgabe inBetracht kommenden Lsungen. Wesentliche Zeitersparnis gegenber einer Suchein der blichen, einschlgigen Literatur. Sinnvolle Lsungsvarianten werden nich
23、t vergessen. Bercksichtigung von Lsungen auch aus anderen Anwendungsbereichen oder auerhalb despersnlichen Erfahrungsgebietes. Grere Wahrscheinlichkeit, eine optimale Lsung zu finden. Die systematische Gliederung der Lsungsmglichkeiten regt an, neuartige, in der Zusammenstellung nicht enthaltene Lsu
24、ngen oder Lsungskombinationen, zu entwickeln. Die gezeigten Lsungen bieten die Mglichkeit,durch Assoziation weitere Lsungen selbst zu finden. Einsatz als Dokumentationsmittel, um Lsungenfestzuhalten, die im Laufe des Entwicklungsprozesses zusammengetragen wurden. Fr einen eventuellen Rechnereinsatz
25、(CAD, wissensbasierte Systeme) in der Konzept- und Entwurfsphase als die systematische Gliederung undDarstellung der Lsungsmglichkeiten Voraussetzung.1.4 Ziel dieser RichtlinieDas umfangreiche Wissen ber die Getriebetechniksoll vom Konstrukteur dadurch besser genutzt werden, da in leicht verstndUche
26、r und bersichthcherForm Informationen ber getriebetechnische Lsungen zur Verfgung gestellt werden.Den besonderen Anforderungen des Konstrukteurswird dadurch entsprochen, da ihm Antworten aufdie Frage gegeben werden:Mit welchen Mitteln kann eine bestimmte Bewegungsaufgabe erfllt werden?“ und nicht We
27、lcheGetriebestrukturen sind fr einen bestimmten Getriebetyp (z.B. sechsgliedrige Gelenkgetriebe)mglich?“Im Vordergrund steht also der Zugriff auf Lsungsalternativen fr ein gegebenes Bewegungsproblem.Die Richtlinie erlutert Inhalt und Aufbau von getriebetechnischen Konstruktionskatalogen anhandvon Be
28、ispielen und gibt Hinweise, die das selbstndige Erstellen von Katalogen erleichtern. Auerdemwird der Einsatz eines Konstruktionskataloges an einem Beispiel erlutert.Durch ein ausfhrUches Verzeichnis bereits vorhandener getriebetechnischer Kataloge und Sammlungen wird darber hinaus der Zugriff zu die
29、senInformationen erleichtert.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 991 VDI 2727 Blatt 1 -5-2 Gliederung der Bewegungsaufgaben2.1 Konstru
30、ktive AufgabenstellungIm Rahmen des methodischen Vorgehens beim Konstruieren werden Funktionen definiert, von denen oftnicht unmittelbar angegeben werden kann, ob sietypisch getriebetechnisch sind. Beispiele: Drehzahl verndern, Mesignal korrigieren, Drehenergie umformen, Nhmaschinenstiche steuern, S
31、chufaden eintragen, Webkante erzeugen.Aufgaben dieser Art werden von der heutigen Technik sowohl mit Getrieben als auch z.B. mit steuerbaren elektrischen, pneumatischen oder hydrauUschenAntrieben gelst. Getriebe wren dann eindeutig imVordergrund, wenn der Lsungsbereich der vorstehenden Aufgaben durc
32、h die Beifgung mechanisch“reduziert wrde.Offensichtlich hngen Formulierungen wie die obengenannten von den Begriffen innerhalb einer Branchewie auch von der Wortwahl des Konstrukteurs ab.Andererseits aber sollen Konstruktionskatalogebranchenneutral sein, und es sollen fr die Funktionsbeschreibung ei
33、nheithche Begriffe verwendetwerden. In diesem Sinn knnen aus einer Funktionenstruktur oder einer Funktionengliederung entnommene Blcke etwa wie in Bild 2 formuliert sein.Die Anzahl der mglichen Arten von Ein- und Ausgngen in Bild 2 ist zu gro, um eine bersichtlicheOrdnungsstruktur zu ergeben. Es ist
34、 auch zu bercksichtigen, durch welche Arten von Gren die Funktion eines Getriebes zu beschreiben ist. Es ist diewesentliche Eigenschaft eines Getriebes, da dessenNeg und/oderWinke!BahnkurveKrperbewegungKraft _Gesch windigkeitDrehzahlBeschleunigungDrehmomentIUi 5|VergrernVerkleinernbertragenWandelnSp
35、erren“IcdWeg und/oderWinkelBahnkurveKrperbewegungKraft GeschwindigkeitDrehzahlBeschleunigungDrehmomentGlieder relativ zueinander nur ganz bestimmte Lageneinnehmen knnen. Demzufolge ist es sinnvoll, nurGliedlage“ als Ein- und Ausgangsgre fr einenFunktionenblock, der ein Getriebe reprsentiert, zuverwe
36、nden. Die Verknpfung dieser Gliedlagen wirdim folgenden als Getriebefunktion“ bezeichnet. Siedrckt aus, wie die Lage des Ausgangsgliedes vonder Lage des Eingangsgliedes abhngt und kann mitdieser Definition sowohl fr bertragungs- wie auchfr Fhrungsgetriebe verwendet werden.An sich wrde Gliedlage“ als
37、 einzige Ein- und Ausgangsgre ausreichen. Weg und Winkel sind auchBeschreibungsgren von Gliedlagen, allerdings frden einfachen Fall, da die beiden betrachteten Glieder durch ein Schub- oder Drehgelenk miteinanderverbunden sind. Wegen der groen praktischen Bedeutung ist es sicher gerechtfertigt, die
38、SonderflleWeg“ und Winkel“ neben dem allgemeinen FallGliedlage“ anzufhren. Bild 3 soll diese berlegung verdeutlichen.Entsprechend den obigen Ausfhrungen lt sicheine Getriebefunktion allgemein wie in Bild 4 gezeigt darstellen.Eine oder mehrereGren, die sicheinfach mitWEGWINKEL oder GLIEDLAGEausdrcken
39、 lassenEine oder mehrereGren, die sicheinfach mitWEGWINKEL oderGLIED LAGEausdrcken lassenBild 2. Verknpfungen von Ein- und Ausgngen, die zu Bewegungsaufgaben fhren knnen.Bild 4. Vereinfachter Funktionsblock fr eine Getriebefunktion2.2 Formulierung von GetriebefunktionenBei der Formulierung von Getri
40、ebefunktionen entsteht manchmal dann ein Miverstndnis zwischenKonstrukteur und Getriebetechniker, wenn es sichum zeitabhngige Gren handelt, wie in Bild 5dargestellt.Aufgrund derartiger Darstellungen knnen nicht unmittelbar Getriebe gesucht werden, denn wie im vorigen Abschnitt definiert, knnen Getri
41、ebe zunchstnur geometrische Abhngigkeiten erzeugen. Ein bestimmter zeitlicher Verlauf einer Getriebevariablenist erst ber den zeitlichen Verlauf der jeweiligen Antriebsbewegung festzulegen. Es ist daher notwendig.allgemeiner FallV 1BIAcz77z/IBGliedlageeinfache Sonderflle/ZWinkel Weg5Bild 3. Gliedlag
42、en als Basis der Bewegungsbeschreibung (Das schraffierte Glied ist jeweils das Bezugsglied.)B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-6- VDI 2727 Blatt 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieur
43、e, Dsseldorf 1 991Zeit t Bild 5. Bewegungsaufgaben als zeitabhngige AbtriebsbewegungenBewegungsaufgabeA n triebsfunktion x(t) Getriebefunktion y(x)fstematMerkmalisierenoele bAeschreibeMerkmalende ausMeiwahlerli“kmaleeichtenideBild 15. Grundaufbau von Konstruktionskatalogenunterschiedlichen bertragun
44、gsfunktionen gegenbergestellt werden, so knnten zustzliche Skizzenvon Getriebeentwrfen den Anwender fehlleiten. Esmte in jedem Fall aus der Gestaltung des Katalo-ges sichtbar werden, da zur Realisierung der einzelnen Prinzipskizzen mehrere konstruktive Entwrfeherleitbar sind, die Skizze aber nur ein
45、e Mglichkeitbeschreibt.3.2 GliederungsteilDie ordnenden Gesichtspunkte eines Katalogesstrukturieren das Lsungenfeld. Sie beschreiben dieSystematik, in der die Lsungen beim Aufbau einesKataloges eingeordnet werden. Der Benutzer hat damit die Mghchkeit, die Vollstndigkeit der Lsungenmenge zu berprfen.
46、Fr getriebetechnische Kataloge stehen folgendeordnende Gesichtspunkte im Vordergrund: Getriebegeometrie, Getriebeart, Gliederanzahl, Gelenksumme, Gelenkart, kinematische Kette.In Bild 16 ist der Ausschnitt eines Kataloges frMechanische Huberzeuger (D9) dargestellt, in demdie genannten ordnenden Gesi
47、chtspunkte eine klareStrukturierung der Lsungsmenge verdeutlichen.3.3 ZugriffsteilDer Konstrukteur mu aus dem Lsungenfeld desKataloges geeignete Varianten fr seine Aufgabe auswhlen. Dazu bietet ihm der Katalog auswahlerleichternde Merkmale an, die eine Bewertung ermgh-chen.Es sind in dieser Richtlin
48、ie nicht alle Zugriffsgesichtspunkte zu benennen, die in getriebetechnischen Katalogen sinnvoll sein knnen. Der Ersteller des Kataloges mu selbst entscheiden, welche Merkmale eraufnehmen will. Sicher werden sich Kriterien aberaus folgenden Oberbegriffen herleiten lassen:Kinematik z.B. Charakteristik derbertragungsfunktion Unsymmetrie LinearanteilDynamikBauverhltnisse z.B.MglicheVernderungdes EinsatzesBeschaffung des z.B.Getriebesz.B. max. erreichbare Drehzahl Beschleunigungsverhaltenerre
