Maschinenelement

Maschinenelemente sind Bauteile oder Bauprinzipien, die in unterschiedlichen Maschinen und Geräten jeweils gleiche oder ähnliche Funktionen erfüllen und daher immer wieder in gleicher oder ähnlicher Form vorkommen.Zu den Verbindungselementen, die eine Hauptgruppe der Maschinenelemente bilden, gehört z. B. als Bauteil eine Schraube und als Bauprinzip das Löten. Der Begriff bezieht sich zwar auf Maschinen, doch kommen Maschinenelemente außer in Maschinen und Geräten auch in Apparaten und Anlagen der Verfahrenstechnik und im Ingenieurbau vor. Schrauben und ähnliche relativ kleine Bauteile sind in fast allen ihren Eigenschaften (oftmals inkl. des Werkstoffs, aus denen sie bestehen, und physikalischer Eigenschaften, wie z. B. der individuellen Mindest-Festigkeit) genormt und lassen sich folglich zur Verwirklichung des ökonomisch günstigen Prinzips Austauschbau gesondert fertigen und verfügbar halten. Sie werden i. d. R. nach Größe abgestuft in Katalogen angeboten. Bauprinzipien wie Löt-, Schweiß- und weitere stoffliche Verbindungen sind nicht gegenständlich aber in ihren Ausführungen, Werkstoffeigenschaften o. ä. normierbar. In Lehrbüchern sind sie übersichtlich in Konstruktionskatalogen dargestellt. Die Maschinenelemente Achsen und Wellen sind Beispiele für den Übergang zwischen Bauteil und Bauprinzip. Sie existieren nicht als Norm- bzw. Katalogteil. Sie sind ein Bauprinzip, bei denen aber Geometrien und Abmessungen von Anschlussflächen genormt sind, damit ein Austauschbau mit anderen Maschinenelementen und -teilen möglich ist. Die auf Achsen und Wellen gesetzten Wälzlager sind wiederum Bauteile, die sowohl in Normblättern als auch in Teile-Katalogen aufgeführt sind. Es gibt auch ziemlich komplexe Maschinenelemente, wie z. B. ein Getriebe, das sich der Hersteller-übergreifenden Massenfertigung und dem Prinzip Austauschbau entzieht. Ein Zahnradgetriebe wird z. B. dennoch als Maschinenelement im Zusammenhang mit seiner Funktion als Umformerelement für Drehung und Drehmoment bezeichnet, wenn also die Maschinenelement-Bedeutung Bauprinzip (oder Konstruktionsprinzip) im Vordergrund steht. Das ist unabhängig davon, dass im Inneren dieses Getriebes noch andere Maschinenelemente existieren wie z. B. ein bestimmtes Bauprinzip der Verzahnung. Der Begriffsteil Element nimmt oft Bezug auf ein kleinst mögliches Teil. Hier ist aber die kleinst mögliche und sinnvolle Organisationseinheit, die für die Funktion und die arbeitsteilige Herstellung technischer Objekte von Vorteil ist, gemeint. So wird eine Fahrradkette, die aus den Teil-Elementen Bolzen, Hülsen und Laschen zusammengesetzt ist, als Ganzes als Maschinenelement in einem Fahrrad behandelt. Das Fach Maschinenelemente in der Ausbildung zum Ingenieur: Eine Maschine ist meistens zu komplex, um vom Student bereits verstanden zu werden. Im deutschsprachigen Raum wird er traditionell zunächst mit deren besser überschaubaren Komponenten bekannt gemacht, mit deren Kenntnis es ihm leichter fällt, eine vollständige Maschine zu erfassen. Das Fach Maschinenelemente wird zu einem frühen Bindeglied zwischen den ebenfalls im Grundstudium gelehrten Fächern Mathematik, Physik (insbesondere Technische Mechanik), Werkstoffkunde u. a. (inkl. der eher handwerklichen Fächer Darstellende Geometrie und Technisches Zeichnen) und den Spezialfächern, die der Student entsprechend der von ihm gewählten Fachrichtung im Hauptstudium besucht. Der Student lernt nicht nur eine lose Gruppe von von ihm später immer wieder verwendeten Bauelementen kennen, sondern erwirbt auch Verständnis technischer Zusammenhänge. Man strebt heute nicht mehr einen möglichst weitreichenden Katalog von Maschinenelementen an, sondern bemüht sich schon im Grundstudium darum, ingenieurwissenschaftliche Grundlagen und eine zusammenhängende Struktur in den Maschinenelementen zu vermitteln. Im Fach Maschinenelemente wird im kurz vorher (manchmal auch zeitlich parallel) gehörten Fach Technische Mechanik bei der Behandlung von relativ komplexen, von der Normung nicht oder wenig erfassten Bauelementen technisches Grundwissen (insb. über Festigkeit und Verformung) angewendet, sowohl in den Vorlesungen als auch in den sie begleitenden Übungen.