Grundwissen des Ingenieurs (eBook)

Ekbert Hering, Karl-Heinz Modler (Herausgeber)

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2015 | 1. Auflage
1216 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-44588-8 (ISBN)

Infos

Die modernen Ingenieurwissenschaften kommen heute in Ausbildung und Praxis nicht mehr ohne moderne Nachschlagewerke aus. Die rasche Entwicklung von Wissenschaft und Technik sowie die sich daraus ergebende Informationsfülle zwingen immer mehr zur Rationalisierung der Informationsaufnahme und -speicherung. 'GRUNDWISSEN des Ingenieurs' ist seit fast 50 Jahren eines der erfolgreichsten Standard-Nachschlagewerke des Ingenieurwissens. Das Kompendium ist wegen seiner übersichtlichen Anordnung und Gliederung zur Auffrischung und Vervollkommnung von Grundlagenkenntnissen sowie zur Orientierung über 'Randgebiete' besonders gut geeignet. Zugleich gibt es rasch und zuverlässig einen geschlossenen Überblick über die behandelten Gebiete. Die Darstellung in knapper, erläuternder Form - veranschaulicht durch zahlreiche Bilder, Tabellen und praktische Anwendungen - hilft, sicher und schnell Auskünfte über wichtige Einzelheiten und Zusammenhänge des Ingenieurwissens zu erlangen, regt zum Mitdenken an und schließt vorhandene Wissenslücken. Enthalten sind die wichtigsten Definitionen, Gleichungen, Begriffe und Kennwerte des jeweiligen Gebiets. Das Werk wurde in bewährter Weise für Studierende und Lehrkräfte an Hochschulen, für in der Praxis tätige Ingenieure aller Fachrichtungen, vor allem des Maschinenbaus, der Verfahrenstechnik und der Feinwerktechnik, sowie für Führungskräfte und Manager in der Industrie entwickelt.

Prof. Dr. rer. nat. Dr. rer. pol. Dr. h.c. Ekbert Hering lehrte u. a. Physik und Werkstoffkunde an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Aalen. Bis zu seinem Ruhestand war er über 10 Jahre Rektor der Hochschule. Als Autor von über 50 Fach-, Sach- und Lehrbüchern gehört er zu den erfolgreichsten Fachbuchautoren in Deutschland. Vieler seiner Werke sind mittlerweile Standardliteratur von Ingenieur:innen in Studium und Praxis.

Inhalt

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Mathematik 32
1.1 Zahlen 34
1.1.1 Reelle Zahlen 34
1.1.2 Komplexe Zahlen 35
1.1.3 Folgen 39
1.1.4 Reihen 40
1.1.5 Kombinatorik 40
1.2 Lineare Algebra 41
1.2.1 Lineare Gleichungssysteme 41
1.2.2 Vektorrechnung 43
1.2.3 Determinanten 47
1.2.4 Matrizen 48
1.3 Funktionen einer reellen Veränderlichen 51
1.3.1 Funktionsbegriff 51
1.3.2 Grenzwert und Stetigkeit 52
1.3.3 Ableitung einer Funktion 54
1.3.4 Integralrechnung 60
1.3.5 Elementare Funktionen 62
1.4 Funktionen mehrerer Variabler 69
1.4.1 Grafische Darstellung, Isoquanten (Höhenlinien) 69
1.4.2 Partielle Ableitungen 70
1.4.3 Richtungsableitung, Gradient 70
1.4.4 Tangentialebene, totales Differenzial 71
1.4.5 Extrema 71
1.4.6 Mehrfachintegrale 72
1.5 Vektoranalysis 74
1.5.1 Kurven im R2 74
1.5.2 Kurvenintegrale 75
1.5.3 Potenzial, Gradientenfeld 76
1.5.4 Divergenz, Rotation, Integralsätze 76
1.6 Differenzialgleichungen 77
1.6.1 Differenzialgleichungen 1. Ordnung 78
1.6.2 Lineare Differenzialgleichungen n-ter Ordnung 79
1.6.3 Systeme von Differenzialgleichungen 80
1.6.4 Numerische Verfahren 82
2 Physik 84
2.1 Einleitung, Stellung der Physik 86
2.2 Mechanik 86
2.3 Akustik 87
2.3.1 Schallwellen 88
2.3.2 Schallempfindung 94
2.3.3 Raumakustik 97
2.3.4 Körperschalldämmung 99
2.4 Optik 101
2.4.1 Geometrische Optik 101
2.4.2 Wellenoptik 107
2.4.3 Quantenoptik 112
3 Chemie 116
3.1 Atombau und chemische Bindung 119
3.1.1 Atombau 119
3.1.2 Periodensystem der Elemente 119
3.1.3 Chemische Bindung 122
3.2 Chemische Reaktionen 126
3.2.1 Stöchiometrie 126
3.2.2 Reaktionsenergie 127
3.2.3 Reaktionskinetik 128
3.2.4 Chemisches Gleichgewicht und Reaktionstypen 129
3.3 Analytische Chemie 131
3.3.1 Analysenverfahren 133
3.3.2 Probenahme 137
3.4 Umweltchemie 137
3.4.1 Boden 137
3.4.2 Wasser 139
3.4.3 Atmosphäre 140
3.4.4 Umweltschadstoffe 141
4 Elektrotechnik/ Elektronik 148
4.1 Grundgesetze und Definitionen 150
4.1.1 Ladung und Strom 150
4.1.2 Spannung und Potenzial 151
4.1.3 Ohm’sches Gesetz und Widerstand 152
4.1.4 Arbeit und Leistung 153
4.1.5 Kirchhoff’sche Gesetze 153
4.2 Gleichstromkreise 154
4.2.1 Spannungs- und Stromquellen 154
4.2.2 Schaltungen von Widerständen 155
4.3 Elektrisches Feld 156
4.3.1 Feldbegriff 156
4.3.2 Kapazität 157
4.3.3 Laden und Entladen von Kondensatoren 158
4.4 Magnetisches Feld 159
4.4.1 Feldbegriff 159
4.4.2 Kräfte auf bewegte Ladungen im Magnetfeld 160
4.4.3 Materie im Magnetfeld 161
4.4.4 Magnetischer Kreis 162
4.4.5 Elektromagnetische Induktion 164
4.4.6 Selbstinduktion 165
4.4.7 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Spulen 166
4.5 Wechselstrom 167
4.5.1 Sinusförmige Wechselströme und -spannungen 167
4.5.2 Zeigerdiagramm 168
4.5.3 Wechselstromverhalten von Widerstand, Spule und Kondensator 170
4.5.4 Transformator 171
4.6 Drehstrom 172
4.7 Leitungsmechanismen 174
4.7.1 Elektrische Leitung in Metallen 174
4.7.2 Elektrische Leitung in Halbleitern 175
4.8 Elektronik 178
4.8.1 Übersicht über die Halbleiterelemente 178
4.8.2 Dioden 178
4.8.3 Transistoren 179
4.8.4 Thyristoren 181
4.8.5 Integrierte Schaltungen 182
5 Informatik und Kommunikationstechnik 188
5.1 Informatik 190
5.1.1 Technische Informatik 191
5.1.2 Betriebssysteme 201
5.1.3 Programmiersprachen und Datentypen 203
5.1.4 Software-Engineering 207
5.2 Kommunikationstechnik 209
5.2.1 Grundlagen der Kommunikationstechnik 210
5.2.2 Datenfernübertragung in Telekommunikationsnetzen 214
5.2.3 Rechnernetze 216
6 Technische Mechanik 222
6.1 Statik starrer Körper 224
6.1.1 Grundlagen 225
6.1.2 Linientragwerke 228
6.1.3 Reibung 230
6.1.4 Schwerpunkt 231
6.1.5 Flächenmomente 233
6.2 Festigkeitslehre 235
6.2.1 Grundlagen 235
6.2.2 Zug und Druck 239
6.2.3 Biegung 240
6.2.4 Reine Torsion 245
6.2.5 Querkraftschub 247
6.2.6 Extremalprinzipe 248
6.2.7 Einführung in die Stabilitätstheorie 250
6.2.8 Rotationssymmetrische Spannungszustände 251
6.2.9 Festigkeitshypothesen 254
6.2.10 Räumliches linear-elastisches Gesamtproblem 255
6.3 Kinematik 257
6.3.1 Kinematik des Punktes 257
6.3.2 Kinematik des starren Körpers 260
6.3.3 Relativbewegung 262
6.4 Kinetik 262
6.4.1 Kinetik des Massenpunktes und des starren Körpers in der Ebene 263
6.4.2 Kinetik des Massenpunktsystems 265
6.4.3 Kinetik des starren Körpers 267
6.4.4 Aufstellen von Bewegungsgleichungen 270
6.5 Schwingungen mechanischer Systeme 271
6.5.1 Kinematik der Schwingungen und Schwingungsanalyse 271
6.5.2 Verfahren der kleinen Schwingungen 273
6.5.3 Freie Schwingungen 274
6.5.4 Erzwungene Schwingungen 276
7 Strömungsmechanik 280
7.1 Einführung 282
7.1.1 Fluide 282
7.1.2 Strömungsfelder 285
7.1.3 Hydro- und Aerostatik 287
7.2 Stromfadentheorie 289
7.2.1 Definitionen, Kontinuitätsgleichung 289
7.2.2 Bewegungsgleichung des reibungsfreien Stromfadens 290
7. 2.3 Impulsgleichung 291
7.2.4 Energiesatz 297
7.2.5 Drehimpuls, Turbinengleichung 299
7.3 Inkompressible Strömungsfelder 300
7.3.1 Reibungsfreie inkompressible Strömungen 300
7.3.2 Reibungsbehaftete Strömungen 305
7.3.3 Strömungsgrenzschichten 308
7.4 Strömungsmechanisches Versuchswesen 310
7.4.1 Aufgabengebiete 310
7.4.2 Hydraulische Sonden 310
7.4.3 Modellgesetze, Versuchsanlagen 311
7.5 Druckverlustbeiwerte 312
7.5.1 Rohrleitungen und Kanäle 312
7.5.2 Kanaleinbauten 315
7.5.3 Durchflussregler 318
8 Thermodynamik 320
8.1 Zustandseigenschaften der Fluide 323
8.1.1 Temperatur 323
8.1.2 Druck 324
8.1.3 Druck-Temperatur-Verhalten der Fluide 324
8.1.4 Masse, Volumen und Dichte 326
8.1.5 Wärmekapazität und Isentropenexponent 329
8.1.6 Innere Energie und Enthalpie 331
8.1.7 Entropie 335
8.1.8 Exergie 337
8.2 Energiebilanz – 1. Hauptsatz der Thermodynamik 338
8.2.1 Irreversibilität und Reversibilität 338
8.2.2 Geschlossenes System 339
8.2.3 Offenes stationäres System 342
8.2.4 Allgemeine instationäre Energiebilanz 345
8.2.5 Berechnung der Änderungen von innerer Energie und Enthalpie 345
8.3 Entropiebilanz – 2. Hauptsatz der Thermodynamik 347
8.3.1 Geschlossenes System 347
8.3.2 Offenes stationäres System 348
8.3.3 Berechnung der Entropieänderungen 349
8.4 Exergiebilanz 351
8.4.1 Energie, Exergie und Anergie 351
8.4.2 Offenes stationäres System 352
8.4.3 Berechnung der Exergieänderungen 353
8.5 Einfache technische Prozesse 353
8.5.1 Fluide in geschlossenen Behältern 353
8.5.2 Fluide unter konstantem Druck 354
8.5.3 Mischung von Fluidströmen 354
8.5.4 Übertragung von Wärme an Fluidströme 356
8.5.5 Verdichten und Pumpen 357
8.5.6 Turbinenentspannung 358
9 Konstruktionselemente 366
9.1 Definition und Konstruktionsprozess 369
9.2 Maße, Toleranzen und Passungen 370
9.2.1 Normzahlen (NZ nach DIN 323) 370
9.2.2 Maße, Abmaße und Toleranzen 371
9.2.3 Passungen 373
9.2.4 Gestaltabweichungen von Oberflächen 375
9.3 Nichtlösbare Verbindungen 377
9.3.1 Schweißverbindungen 378
9.3.2 Lötverbindungen 391
9.3.3 Klebverbindungen 394
9.3.4 Nietverbindungen 395
9.3.5 Pressverbände 398
9.4 Lösbare Verbindungen 402
9.4.1 Befestigungsschrauben 402
9.4.2 Bewegungsschrauben 412
9.4.3 Bolzen- und Stiftverbindungen, Sicherungselemente 415
9.5 Elastische Verbindungselemente, Federn 417
9.5.1 Grundlegende Zusammenhänge 417
9.6 Drehbewegungselemente 424
9.6.1 Achsen und Wellen 424
9.6.2 Lager 429
9.6.3 Reibung und Schmierstoffe 434
9.6.4 Welle-Nabe-Verbindungen 436
9.6.5 Wellenkupplungen und -bremsen 441
9.6.6 Lager- und Wellendichtungen 447
9.7 Zahnräder und Zahnradgetriebe 448
9.7.1 Grundlagen 448
9.7.2 Abmessungen, Geometrie und Tragfähigkeit von Stirn- und Kegelrädern 452
9.7.3 Zahnradpaare mit sich kreuzenden Achsen 456
9.8 Hülltriebe 458
9.8.1 Kettentriebe 458
9.8.2 Riementriebe 461
9.9 Führungselemente für Flüssigkeiten und Gase 464
9.9.1 Rohrleitungen 464
9.9.2 Armaturen 467
10 Konstruktionstechnik 470
10.1 Begriffe und Grundlagen 472
10.1.1 Eigenschaften technischer Produkte 472
10.1.2 Ablauf des konstruktiven Entwicklungsprozesses 477
10.1.3 Werkzeuge der Konstruktionstechnik 482
10.2 Konstruktionsmethoden 482
10.2.1 Elementare Methoden 483
10.2.2 Präzisieren von Konstruktionsaufgaben 485
10.2.3 Methoden zur Lösungsfindung 492
10.2.4 Methoden zur Lösungsbewertung 506
10.3 Gestalten und Dimensionieren 513
10.3.1 Grundsätze 513
10.3.2 Vorgehen beimGestalten 514
10.3.3 Dimensionieren 519
10.4 Produktdokumentation und Datentransfer 520
10.5 Schutz von Erfindungen 523
10.5.1 Patente 523
10.5.2 Gebrauchsmuster 525
10.5.3 Hinweise für Erfinder 526
11 Werkstofftechnik 528
11.1 Kristallbau und Gitterbaufehler 531
11.2 Thermisch aktivierte Prozesse 532
11.3 Werkstoffprüfung 533
11.3.1 Härteprüfung 533
11.3.2 Zugversuch 534
11.3.3 Biegeversuch 535
11.3.4 Zeitstandversuch 536
11.3.5 Schwingversuch 536
11.4 Eisen und Stahl 536
11.4.1 Grundlagen der Eisenwerkstoffe 537
11.4.2 Wärmebehandlung 540
11.4.3 Systematik der Stähle 544
11.4.4 Eisengusslegierungen 551
11.5 Nichteisenmetalle 553
11.5.1 Aluminiumlegierungen 553
11.5.2 Magnesiumlegierungen 554
11.5.3 Nickellegierungen 555
11.5.4 Kupferlegierungen 556
11.6 Keramische Werkstoffe 557
11.6.1 Herstellung 557
11.6.2 Aufbau und Eigenschaften 558
11.6.3 Eigenschaften und Anwendungen 561
11.7 Kunststoffe 563
11.7.1 Herstellung 563
11.7.2 Bezeichnung der Kunststoffe 563
11.7.3 Eigenschaften und Anwendungen 564
11.8 Verbundwerkstoffe 569
11.8.1 Faserverbundwerkstoffe 569
11.8.2 Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC) 570
11.8.3 Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe (CMC) 572
11.9 Funktionswerkstoffe 572
11.9.1 Magnetwerkstoffe 572
11.9.2 Werkstoffe mit besonderen elektrischen Eigenschaften 575
11.9.3 Halbleiter 577
11.10 Werkstoffe mit besonderen thermischenEigenschaften 578
12 Energietechnik 580
12.1 Energietechnische Randbedingungen 584
12.2 Primärenergieträger 585
12.2.1 Fossile Brennstoffe 585
12.2.2 Kernbrennstoffe 587
12.2.3 Dampferzeuger für fossile Brennstoffe 588
12.2.4 Energieumwandlung in der Brennkammer von Gasturbinenanlagen 592
12.3 Wärmefreisetzung und Dampferzeugungim Kernkraftwerk 593
12.3.1 Wärmefreisetzung durch Kernumwandlung 593
12.3.2 Dampferzeugung für den 2. Kreislauf eines KKWmit Druckwasserreaktor 593
12.4 Verfahren und Anlagender thermischen Energieumwandlung 595
12.4.1 Energetische Gasturbinenanlagen 595
12.4.2 Dampfkraftwerk 597
12.4.3 Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (GuD) 603
12.5 Anlagen zur Umwandlung regenerativer Energien 605
12.5.1 Wasserkraftanlagen 606
12.5.2 Windkraftanlagen 607
12.5.3 Solarenergie 609
12.5.4 Thermische Verwertung von Biomasse und Müll 610
12.5.5 Geothermische Kraftwerke 610
12.6 Zuverlässigkeit, Ökonomie und Ökologie 610
12.6.1 Zuverlässigkeit von Energieanlagen 610
12.6.2 Ökonomische Bewertung der Elektroenergieerzeugungsverfahren 612
12.6.3 Schadstoffe aus thermischen Energieanlagen und ihre Beeinflussung 613
12.7 Zukünftige Entwicklungen in der Energietechnik 615
12.7.1 Dezentraler Bereich der Energieversorgung 615
12.7.2 Zentrale Energieversorgung 617
13 Fertigungstechnik 620
13.1 Einführung 622
13.1.1 Grundbegriffe und Definitionen 622
13.1.2 Gliederung der Fertigungsverfahren 622
13.1.3 Gliederung des Fertigungsprozesses 623
13.2 Urformen 625
13.2.1 Verfahrensübersicht 625
13.2.2 Gießen mit verlorenen Formen 629
13.2.3 Gießen mit Dauerform 631
13.2.4 Pulvermetallurgische Teilefertigung (Pressen und Sintern) 632
13.3 Umformen 633
13.3.1 Grundbegriffe und Verfahrensübersicht 633
13.3.2 Grundlagen der Umformtechnik 636
13.3.3 Walzen 641
13.3.4 Freiformen 643
13.3.5 Gesenkformen 643
13.3.6 Durchdrücken/Fließpressen 644
13.3.7 Tiefziehen 645
13.3.8 Zugumformen 645
13.3.9 Biegen 646
13.4 Zerteilen 647
13.4.1 Verfahrensübersicht 647
13.4.2 Schneidvorgang 648
13.4.3 Schneidverfahren 648
13.5 Spanen 650
13.5.1 Einführung, Verfahrensübersicht 650
13.5.2 Drehen 653
13.5.3 Bohren, Senken, Reiben 654
13.5.4. Fräsen 656
13.5.5 Hobeln, Stoßen, Räumen 659
13.5.6 Schleifen 660
13.5.7 Honen 662
13.5.8 Läppen 663
13.6 Abtragen 664
13.6.1 Definition und Verfahrensübersicht 664
13.6.2 Thermisches Abtragen 664
13.6.3 Chemisches Abtragen 665
13.6.4 Elektrochemisches Abtragen 665
13.7 Fügen 666
13.7.1 Verfahrensübersicht 666
13.7.2 Schweißvorgang und Grundbegriffe 667
13.7.3 Schmelzschweißverfahren 668
13.7.4 Pressschweißverfahren 670
13.8 Beschichten 670
13.8.1 Einführung, Verfahrensübersicht 670
13.8.2 Vakuumbeschichten 671
13.8.3 Galvanisieren 672
13.9 Stoffeigenschaftsändern 673
13.9.1 Verfahrensübersicht 673
13.9.2 Verfestigen durch Umformen 674
13.9.3 Wärmebehandeln 675
13.9.4 Thermomechanische Behandlung 676
14 Fertigungssysteme 678
14.1 Einleitung 680
14.2 Entwicklungstendenzen in der Fertigungstechnik 681
14.2.1 Notwendigkeit der Fertigungsprozessoptimierung 681
14.2.2 Veränderungen der industriellen Randbedingungen 681
14.2.3 Flexible Automation in der Fertigung 682
14.3 Voraussetzungen und Charakteristika des Einsatzesvon Flexiblen Fertigungssystemen (FFS) 682
14.3.1 Voraussetzungen für den Einsatz von FFS 682
14.3.2 Einsatzcharakteristika für FFS 683
14.4 Planungsgrundlagen für FFS 685
14.5 Aufbau und Planung des FFS 687
14.5.1 Hauptkomponenten des FFS 687
14.5.2 Vorgehensweise und Hilfsmittel zur Planung der FFS-Hauptkomponenten 688
14.5.3 Varianten Flexibler Fertigungssysteme (FFS) 690
14.6 Das Maschinenkonzept im FFS 695
14.6.1 Grundbaustein der flexiblen Automation 695
14.6.2 Bearbeitungszentrum oder Flexible Fertigungszelle 695
14.6.3 Erforderliche Eigenschaften der Fertigungseinrichtung im FFS 699
14.6.4 Kriterien bei der Beschaffung der Fertigungseinrichtungen 700
14.7 Materialflusssystem im FFS 701
14.7.1 Werkzeugverwaltung 701
14.7.2 Werkstücktransport 704
14.8 Informationssystem im FFS 707
14.8.1 Vorgehensweise und Hilfsmittel zur Planung des Informationssystems 707
14.8.2 Steuerung von FFS 709
14.8.3 CNC-Steuerung eines FFS 712
14.8.4 Programmierung im FFS 713
14.9 Flexible Montagesysteme (FMS) 717
14.9.1 Grundkomponenten des FMS 718
14.9.2 Aufgaben des FMS 720
14.9.3 Einsatzbedingungen für eine flexible Montage 720
14.9.4 Hauptkomponenten des FMS 720
14.10 Qualitätssicherung in flexiblen Fertigungslösungen 723
14.10.1 Fertigungsmesstechnik 723
14.10.2 Einsetzbare Messtechnik im FFS 724
14.10.3 Koordinatenmessgeräte imFFS 725
14.10.4 Steuerung und Programmierung systemintegrierter flexiblerQualitätssicherungslösungen 725
14.11 Personalbedarf für Planung und Betrieb eines FFS 726
14.12 Bewertung von FFS 726
14.12.1 Bewertung in der Planungsphase 727
14.12.2 Bewertung in der Einsatzphase 728
14.13 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für FFS 729
14.13.1 Kapazitätsbetrachtungen 729
14.13.2 Effektivitätsbetrachtungen 730
14.13.3 Reduzierung der Stillstandszeiten und anderer Nutzungsverluste 731
14.13.4 Besonderheiten der FFS-Installation imZusammenhangmit der Fertigungssituation 731
14.14 Zusammenfassung und Ausblick 733
15 Fluidenergiemaschinen 736
15.1 Charakterisierung und Einteilungder Fluidenergiemaschinen 739
15.2 Turbomaschinen 741
15.2.1 Turbokraftmaschinen 741
15.2.2 Turboarbeitsmaschinen 751
15.3 Kolbenmaschinen 755
15.3.1 Kolbenkraftmaschinen 755
15.3.2 Kolbenarbeitsmaschinen 763
16 Elektrische undelektronischeBauelemente 768
16.1 Passive Bauelemente 770
16.1.1 Widerstände 770
16.1.2 Kondensatoren 775
16.1.3 Induktivitäten 779
16.1.4 Entstörfilter 782
16.2 Halbleiterbauelemente 782
16.2.1 Dioden 
782 
16.2.2 Bipolare Transistoren 786
16.2.3 Feldeffekttransistoren (FET) 789
16.2.4 Thyristoren und Triacs 791
16.2.5 Analoge integrierte Schaltungen 793
16.2.6 Digitale integrierte Schaltungen 798
16.3 Elektromechanische Bauteileund elektronische Alternativen 801
16.3.1 Schalter 801
16.3.2 Relais 802
16.3.3 Schütze 804
16.3.4 Sicherungen 805
16.4 Galvanische Elemente 809
16.4.1 Primärelemente 810
16.4.2 Sekundärelemente 811
17 Messtechnik 814
17.1 Einführung 816
17.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung 816
17.1.2 Informationsbeziehungen in Messprozessen 816
17.2 Grundbegriffe 817
17.2.1 Gegenstand der Messtechnik 817
17.2.2 Messtechnische Disziplinen, Aufgaben und Ziele 818
17.2.3 Größen und Einheiten 824
17.2.4 Messgrößenwandlung 826
17.2.5 Grundstrukturen 828
17.2.6 Weiterverarbeitung 831
17.2.7 Unifizierung und Schnittstellen 832
17.3 Signale 833
17.3.1 Signalmerkmale 833
17.3.2 Signalwandlung 834
17.3.3 Abtastung und Analog-Digital-Umsetzung 835
17.3.4 Einheitssignale 838
17.4 Kennfunktionen und Kennwerte 840
17.4.1 Statische Kennfunktionen und Kennwerte 840
17.4.2 Dynamische Kennfunktionen und Kennwerte 841
17.5 Messfehler 843
17.5.1 Fehlerdefinitionen 843
17.5.2 Vorbereitung und Auswertung von Messungen 847
17.6 Baugruppen 848
17.6.1 Sensoren 848
17.6.2 Weitere Baugruppen 852
18 Steuerungs- und Regelungstechnik 854
18.1 Einführung 857
18.1.1 Blockdarstellung von Funktionalbeziehungen 857
18.1.2 Klassifizierung von Systemen 857
18.1.3 Linearisierung um den Arbeitspunkt 860
18.1.4 Steuerungen und Regelungen 861
18.1.5 Laplace-Transformation 862
18.1.6 Übertragungsfunktion 865
18.1.7 Zustandsraumdarstellung von Systemen 870
18.1.8 Modellbildung einer Gleichstrommaschine 872
18.1.9 Modellbildung einer GM im Zustandsraum 873
18.1.10 Modellbildung einer mechanischen Welle 874
18.2 Reglerentwurf für lineare kontinuierliche Systeme 875
18.2.1 Regeleinrichtung 876
18.2.2 Reglertypen und Reglerparameter 877
18.2.3 Reglerbegrenzung 881
18.2.4 Stabilität von Systemen und Regelkreisen 882
18.2.5 Beurteilung von Regelkreisen 883
18.2.6 Reglereinstellung 884
18.2.7 Störgrößenaufschaltung 887
18.2.8 Kaskadenregelung 888
18.3 Zustandsraumregelung 889
18.3.1 Regelungsnormalform 890
18.3.2 Beobachtungsnormalform 891
18.3.3 Polvorgabe 891
18.3.4 Zustandsbeobachter 894
18.4 Abtastregelung 896
18.4.1 Aufbau einer Abtastregelung 896
18.4.2 Reglereinstellung 901
18.4.3 Beschreibung einer Regelung mit der z-Transformation 901
18.4.4 Stabilität 902
18.4.5 Kompensationsregler 903
19 Antriebstechnik 906
19.1 Elektrische Maschinen 909
19.1.1 Einführung und Zusammenfassung 909
19.1.2 Typen elektrischer Maschinen 910
19.1.3 Arbeitspunkt, Vierquadrantenbetrieb 918
19.1.4 Wirkungsgrad und Leistungsgrenzen 920
19.1.5 Dynamisches Verhalten, Hochlauf 920
19.1.6 Thermodynamik, Erwärmung und Abkühlung 922
19.1.7 Normrichtlinien: Bauformen, Schutzarten, Kühlung und Isolation 924
19.2 Leistungselektronische Umrichter 926
19.2.1 Einleitung 926
19.2.2 Stromrichterschaltungen 927
19.2.3 Projektierung 936
19.2.4 Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Redundanz 939
19.2.5 Auswahlkriterien für Antriebssysteme 940
19.3 Hydraulische Antriebstechnik 942
19.3.1 Übersicht 942
19.3.2 Grundlagen 942
19.3.3 Bauelemente hydrostatischer Antriebe 946
19.3.4 Ventile 948
19.3.5 Arbeitszylinder 949
19.3.6 Verbindungselemente 949
19.3.7 Dichtelemente 950
19.3.8 Hydrostatische Getriebe 950
19.3.9 Speicher 950
19.3.10 Bauelemente hydrodynamischer Antriebe 952
20 Maschinendynamik 956
20.1 Einleitung 958
20.2 Modellbildung und Parameterbestimmung 959
20.2.1 Modellbildung 959
20.2.2 Bewegungsgleichungen 959
20.2.3 Parameterbestimmung 961
20.3 Dynamik zwangläufiger starrer Körper 962
20.4 Eigenwertproblem 963
20.5 Massenausgleich und Auswuchten 965
20.5.1 Freie Massenkräfte 965
20.5.2 Massenausgleich 965
20.5.3 Auswuchten von Rotoren 965
20.6 Schwingungsisoliertes Aufstellen von Maschinen 967
20.6.1 Aktive und passive Schwingungsisolierung 967
20.6.2 Abstimmung und Dämpfung 967
20.6.3 Eigenfrequenzen der elastisch gelagerten Maschine 970
20.7 Antriebsdynamik 971
20.7.1 Berechnungsmodelle 971
20.7.2 Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen 972
20.7.3 Systeme mit n Massen 973
20.8 Biegeschwingungen 973
20.8.1 Berechnung der Biegesteifigkeit 973
20.8.2 Biegeschwingung der einfach besetzten Welle mit Kreiselwirkung 974
20.8.3 Biegeschwingungen des Balkens mit n diskreten Punktmassen 976
20.8.4 Näherungsverfahren zur Abschätzung von Eigenfrequenzen 976
20.9 Mehrkörpersysteme 977
21 Simulationstechnik 980
21.1 Einführende Beispiele 983
21.1.1 Simulation bei der Entwicklung technischer Systeme 983
21.1.2 Simulation in der Fertigungsvorbereitung 984
21.1.3 Simulation beimBetreiben technischer Anlagen 986
21.1.4 Historische Entwicklung 987
21.2 Grundlagen der Simulationstechnik 987
21.2.1 Definitionen: Prozesse, Systeme, Modelle 988
21.2.2 Aufbau von Simulationsmodellen 989
21.2.3 Testen von Simulationsmodellen 991
21.2.4 Untersuchungsmethoden 992
21.3 Simulationsmodelle 993
21.3.1 Differenzenmodelle 995
21.3.2 Differenzialmodelle 997
21.3.3 Endliche Automaten 999
21.3.4 Petri-Netz-Modelle 999
21.4 Numerische Methoden 1000
21.4.1 Zeitdiskretisierung 1001
21.4.2 Ortsdiskretisierung 1002
21.4.3 Finite-Elemente-Methode 1003
21.5 Beschreibung mit Graphen 1006
21.5.1 Signalflussgraphen 1006
21.5.2 Energieflussgraphen (Bondgraphen) 1008
21.5.3 Zustands- und Ereignisgraphen 1010
21.6 Anwendungsbereiche 1013
21.6.1 Ausbildung und Training 1013
21.6.2 Computer-Aided Engineering 
1014 
21.6.3 Hardware-in-the-Loop 1015
21.6.4 Man-in-the-Loop 1017
22 Mechatronik/Adaptronik 1020
22.1 Einführung in die Mechatronik und Adaptronik 1022
22.1.1 Mechatronik 1023
22.1.2 Adaptronik 1024
22.1.3 Vergleich von Mechatronik und Adaptronik 1025
22.1.4 Definition der Begriffe 1026
22.2 Aktor- und Sensorsysteme 1027
22.2.1 Funktionswerkstoffe 1027
22.2.2 Multifunktionale Werkstoffsysteme 1039
22.2.3 Diskrete Aktoren 1041
22.3 Regelungstechnische Ansätze für adaptive Systeme 1046
22.3.1 Einführung 1046
22.3.2 System mit Rückkopplung 1047
22.3.3 System mit adaptiver Gegensteuerung 1049
22.4 Berechnungsverfahren 1050
22.4.1 Allgemein 1050
22.4.2 Bewegungsdifferenzialgleichungfür einen diskretisierten Balken mit aktiven Werkstoffen 1050
22.4.3 Aktor- und Sensorpositionierung 1053
22.4.4 Regelung mit proportionaler Rückführung 1055
22.5 Anwendungsbeispiele 1056
22.5.1 Adaptive Tilger und Kompensatoren 1056
22.5.2 Semiaktive Dämpfung 1057
22.5.3 Adaptive Lärmunterdrückung 1059
23 Umwelttechnik 1062
23.1 Wasser-/Abwassertechnik 1067
23.1.1 Zusammenhänge der Abwasser- und Schadstoffentstehung 1067
23.1.2 Standzeitverlängerung des Wirkbades 1068
23.1.3 Verringerung der Ausschleppung von Wirkstoffen 1070
23.1.4 Wasser sparende Spültechnik 1071
23.1.5 Rückführung von Ausschleppungen 1075
23.1.6 Abwasserbehandlung 1076
23.2 Umweltbereich Luft/Abluft 1077
23.2.1 Luftzusammensetzung und Luftverunreinigungen 1078
23.2.2 Auswirkungen von Luftverunreinigungen 1078
23.2.3 Begrenzung der Emission von Luftverunreinigungen 1079
23.3 Umweltbereich Boden/Abfall 1081
23.3.1 Grundsatz der Abfallwirtschaft 1082
23.3.2 Primärmaßnahmen zur Abfallvermeidung 1082
23.3.3 Sekundärmaßnahmen zur Stoffkreislaufschließung 1083
23.3.4 Beseitigung von Abfällen 1083
24 Betriebswirtschaftslehre 1086
24.1 Betriebliches Personalmanagement 1088
24.1.1 Einführung 1088
24.1.2 Personalentwicklung 1089
24.1.3 Personalführung 1091
24.1.4 Personalbeschaffung 1094
24.1.5 Personalorganisation 1096
24.1.6 Entgeltpolitik 1098
24.2. Marketing 1099
24.2.1 Sichtweisen des Marketings 1099
24.2.2 Marketing-Mix 1101
24.2.3 Marketingformen 1101
24.2.4 Marketingstrategien 1101
24.2.5 Preispolitik 1105
24.2.6 Produktpolitik 1107
24.2.7 Distributionspolitik 1112
24.2.8 Kommunikationspolitik und Ziele 1117
24.2.9 Das Bilden von Marktsegmenten 1119
24.2.10 Die Wahl der Zielmärkte und der Positionierung 1120
24.3 Der Jahresabschluss 1120
24.3.1 Bilanz 1120
24.3.2 Gewinn- und Verlustrechnung (GuV-Rechnung) 1124
24.3.3 Anhang und Lagebericht 1126
24.4 Kosten- und Leistungsrechnung 1126
24.4.1 Grundlagen 1126
24.4.2 Grundbegriffe der Kostenrechnung 1127
24.4.3 Kostenartenrechnung 1128
24.4.4 Kostenstellenrechnung 1130
24.4.5 Kostenträgerrechnung 1132
24.4.6 Kostenrechnungssysteme in der Praxis 1135
24.5 Investitions- und Wirtschaftlichkeitsrechnung 1137
24.5.1 Statische Verfahren 1137
24.5.2 Dynamische Verfahren 1139
24.6 Finanzierung 1140
24.6.1 Fremdfinanzierung 1141
24.6.2 Innenfinanzierung 1142
24.6.3 Beteiligungsfinanzierung 1143
25 Anhang 1146
Sachwortverzeichnis 1170

Textauszug

1 MATHEMATIK 2 PHYSIK 3 CHEMIE 4 ELEKTROTECHNIK/ELEKTRONIK 5 INFORMATIK UND KOMMUNIKATIONSTECHNIK 6 TECHNISCHE MECHANIK 7 STRÖMUNGSMECHANIK 8 THERMODYNAMIK 9 KONSTRUKTIONSELEMENTE 10 KONSTRUKTIONSTECHNIK 11 WERKSTOFFTECHNIK 12 ENERGIETECHNIK 13 FERTIGUNGSTECHNIK 14 FERTIGUNGSSYSTEME 15 KRAFT- UND ARBEITSMASCHINEN 16 ELEKTRISCHE UND ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 17 MESSTECHNIK 18 STEUERUNGS- UND REGELUNGSTECHNIK 19 ANTRIEBSTECHNIK 20 MASCHINENDYNAMIK 21 SIMULATION 22 MECHATRONIK/ADAPTRONIK 23 UMWELTTECHNIK 24 BETRIEBSWIRTSCHAFTSLEHRE ANHANG

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 7.5.2015
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Grundlagen • Ingenieurwissenschaften • Nachschlagewerk
• ISBN-10: 3-446-44588-9 / 3446445889
• ISBN-13: 978-3-446-44588-8 / 9783446445888