Eigenschaften. Begriffe und Grössen. Übersetzungen

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1 Eigenschaften Herstellung Zahnradmasse Zahnräder und Getriebe Sonderfälle Harmonic-Drive-Getriebe Reibradgetriebe Differentialgetriebe Planetengetriebe Schwenkradgetriebe Begriffe, Grössen Übersetzungen Zahnflankenform Unterschneidung und Profilverschiebung Getriebe Zahnradarten Lage der Wellenachse Schieberadgetriebe Lage der Zähne Schraubenrad Wechselradgetriebe Umsteckrädergetriebe Kupplungsgetriebe Vorgelegewelle Wende(herz)getriebe Ziehkeilgetriebe Kegelrad Schneckenrad Zahnstange Ende Eigenschaften Übertragen Bewegung, Kraft, Drehmoment und Leistung von Antrieb zu Abtrieb Ändern meist zusätzlich Drehzahl, Drehmoment oder auch Drehrichtung Sind Formschlüssig Vorteile Schlupffrei, Hoher Wirkungsgrad, Lange Lebensdauer, geringer Platzbedarf Nachteile starre Kraftübertragung, begrenzter Achsabstand, hohe Kosten, schlagempfindlich, starke Geräuschentwicklung Begriffe und Grössen Übersetzungen Teilkreisdurchmesser Modul Kopfhöhe / Kopfkreisdurchmesser Fusshöhe/ Fusskreisdurchmesser Zahnhöhe Kopfspiel c = 1/6 m Achsabstand Profilmittellinie Eingriffslinie Zwischenräder ändern lediglich die Drehrichtung Getriebe ändern Drehzahlen, Drehmomente und Drehrichtung Die Umfangsgeschwindigkeiten sind an beiden Rädern gleich gross Das Übersetzungsverhältnis ist Antriebsdrehzahl / Abtriebsdrehzahlund ist umgekehrt proportional zu den Zähnezahlen und Durchmesserverhältnissen Zahnflankenform Zahnflanken sollen möglichst wenig gleiten, damit Verschleiss, Erwärmung und Geräuschentwicklung gering bleiben. Kostengünstige Herstellung und unempfindlich gegen Achsabstandfehler Grundkreis Unterschneidung, Profilverschiebung Normalerweise berührt die Profilmittellinie den Teilkreis (Nullräder / N-Räder) Bei Profilverschiebung wird (bei der Fertigung) das Schneidrad näher zum (-xm) oder weiter weg vom (+xm) Werkstück geführt. Verwendung von anderem Teil der Evolvente Um einen stärkeren Zahnfussund so einen stabileren Zahn zu erhalten / bei kleinen Zähnezahlen(<17) / um einen vorgegebenen Achsabstand einhalten zu können. Die Profilverschiebung ist ein einfaches Mittel zur Verbesserung der Tragfähigkeit von Zahnradgetrieben 1

2 Lage der Wellenachse Stirnräder Geradverzahnt Einfache günstige Herstellung / Geringe Reibungsverluste / Hohe Geräuschentwicklung / Empfindlich gegen Zahnformfehler Schrägverzahnt Höhere Laufruhe, deshalb höhere Drehzahlen / Mehrere Zähne im Eingriff, deshalb weniger empfindlich gegen Zahnformfehler Es treten Axiale Kräfte auf / schlechterer Wirkungsgrad Pfeilverzahnt Höhere Laufruhe / Mehrere Zähne im Eingriff / Axialkräfte kompensiert Je nach Anwendung, Konstruktion, Platzverhältnissen, werden die Achsen der verschiedenen Räder parallel, schneidend oder kreuzend angeordnet. Innenverzahnung Stirnräder mit Innenverzahnung nennt man Hohlräder. Ritzel ist das Kleinere (meist treibende) Zahnrad im Getriebe Schraubenrad Schraubenräder dienen zur Bewegungsübertragung zwischen windschief gekreuzten Wellen. Wegen ruhigem Lauf benutzt man sie gern zum Antrieb der Steuerung und des Reglers an Kraftmaschinen sowie bei Werkzeugmaschinen Beschränkung auf mäßige Kräfte, weil die Zähne sich aneinander gleitend verschieben und verhältnismäßig starke Seitendrücke auf die Räder und ihre Lager ausüben. Die Schneckentriebe bilden einen Sonderfall hierzu, mit kleinster Zähnezahl des treibenden Rades Kegelräder bei sich schneidenden Wellen Kegelräder Winkel der Achsen zueinander ist beliebig wählbar, beträgt aber meistens 90 Kegelräder mit Gerad-, Schräg- oder Bogenverzahnung Bei Bogenverzahnung können die Achsen gegeneinander versetzt werden. Hypoidantrieb. Dadurch Platzsparender. Anwendung Differenzial Schneckentrieb mit gekreuzten Achsen Schneckenrad Für sehr grosse Übersetzungen bis 100 : 1 Eingängige Schnecken mit kleinerem Steigungswinkel haben mehr Selbsthemmung Mehrgängige Schnecken mit grösserem Steigungswinkel haben weniger Reibung und somit weniger Verschleiss. Grosse Axialkräfte in der Schneckenwelle. Zahnstange Zahnstangen wandeln Drehbewegungen in Längsbewegungen um 2

3 Getriebe Getriebe sind Baueinheiten zwischen Antriebs-und Arbeitseinheit mit verschiedenen Aufgaben (Bild) Fahrzeuggetriebe, Achsantrieb, Werkzeugmaschinen, Schieberadgetriebe Nur im Stillstand schaltbar Zahnräder werden auf der Welle (z.b. Keilwelle) an die jeweilige Position geschoben Nur eine Zahnradkombination im Eingriff Wechselradgetriebe Zahnräder werden ausgewechselt um die Übersetzung zu verändern Achsabstand kann angepasst werden Umsteckrädergetriebe Verschieden grosse Zahnräder werden auf die Welle aufgesteckt Achsabstand ist konstant und wird mit variablen zwischenrädern angepasst Kupplungsgetriebe Zu- und Wegschalten mit Kupplungen Zahnräder dauern im Eingriff Je nach Kupplung (z.b. Lamellenkupplung) kann auch unter Last geschaltet werden oder z.b. Klauenkupplung kann nur im Stillstand geschaltet werden oder muss vorher synchronisiert werden. Vorgelegewelle Antrieb und Abtrieb liegen in einer Achse 3

4 Wendeherz Zum wechseln der Drehrichtung Zwischenräder haben auf die Übersetzung keinen Einfluss Wendegetriebe Alle Zahnräder ständig im Eingriff Mitnehmer wird an die gewünschte Position geschoben Vorschubgetriebe Drehbank Ziehkeilgetriebe Schwenkradgetriebe (Norton) Schwinge wird an der gewünschten Position zum Eingriff gebracht Schwinge auf der Keilwelle verschiebbar Sonne, Planeten auf Träger, Hohlrad Planetengetriebe Radantrieb Differentialgetriebe Ausgleich unterschiedlicher Drehzahlen zwischen dem linken und den rechten Rad Reibradgetriebe Kraftschlüssige Übertragung 4

5 Harmonic-Drive-Getriebe Übersetzung ins Langsame bis 160:1 Parabolantennen Nachführung / Roboter- Achsantrieb / Flugsimulatorenantrieb Animation Sonderfälle Schneckengetriebe für grosse Übersetzungen Malteserkreuz zum weiterschalten von Positionen Triebstockverzahnung Herstellung Wälzfräsen mit Fräser mit hintereinander angeordneten Zahnstangen auf einer Schraubenlinie, dabei muss das Werkstück pro Fräserumdrehung um die Zahnteilung p verschoben werden Wälzfräsen geradverzahntes Stirnrad Wälzfräsen schrägverzahntes Stirnrad Bogenverzahntes Kegelrad Profilfräsen auf einfachen Fräsmaschinen benötigt für jeden Modul, Zähnezahl, Profilverschiebung ein eigenes Werkzeug. Stirnradherstellung durch Profilfräsen 5