Projektarbeit CATIA V5 3D Differenzial

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1 Projektarbeit CATIA V5 3D Differenzial Von Valery Volov

2 Differenzialgetriebe Ein Differenzialgetriebe oder kurz Differenzial genannt ist ein spezielles Planetengetriebe mit einer Standübersetzung i 0 = 1. Bei einem Kraftfahrzeug, dem häufigsten Einsatzgebiet, ist es ein Getriebe zwischen den angetriebenen Rädern (Abb.1). Da die Räder einer Achse beim Fahren in einer Kurve unterschiedlich lange Wege zurücklegen und sich somit unterschiedlich schnell drehen, dürfen sie nicht starr miteinander verbunden werden. Beim Differenzialgetriebe übertragen beide Räder die gleiche Kraft, die Umfangsgeschwindigkeiten können sich frei einstellen, der Antrieb gibt nur die Summe der beiden Geschwindigkeiten vor. Anders ausgedrückt: Zwei Räder mit Differenzial übertragen immer die gleiche Kraft, auch wenn die Geschwindigkeiten nicht gleich sind. Zwei Räder ohne Differenzial haben immer die gleiche Geschwindigkeit, auch wenn die übertragenen Kräfte nicht gleich sind. Abb1. Differential Ein Differentialgetriebe besteht im Prinzip aus einem um die Abtriebsachse drehbaren Differenzialgehäuse, das die Antriebswelle in Rotation versetzt. An den im Differenziagehäuse liegenden Enden der Abtriebswellen sind Kegelräder angebracht. An der Innenseite des Rotationsgehäuses sind ein bis vier Kegelräder drehbar befestigt, von denen jedes mit beiden Abtriebskegelrädern verzahnt ist. Bei Kraftfahrzeugen sind die

3 Abtriebswellen mit den angetriebenen Rädern verbunden. Das Differenzialgehäuse wird über ein Kegelradgetriebe, ein Stirnradgetriebe oder ein Hypoidgetriebe angetrieben. Aufbau und Wirkungsweise In den schematischen Abbildungen (Abb.2) ist zur Vereinfachung nur ein Ausgleichsrad (grün) dargestellt. Abb.2 Schematische Darstellung der Wirkungsweise des Differenzials Das Differenzialgehäuse wird über ein Stirnrad angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen sich beide Abtriebswellen und das Differenzialgehäuse gleich schnell. Das Differenzialgetriebe läuft als Block um und im Inneren stehen die Zahnräder relativ zueinander still. Erst wenn eine durch Kurvenfahrt oder Reibwertsunterschiede der Fahrbahn verursachte Differenzdrehzahl an den Abtriebswellen auftritt, drehen sich die Ausgleichsräder zusätzlich um ihre eigene Achse. Die Drehzahl des Differentialkorbs liegt zwischen den Drehzahlen der Abtriebswellen. An beiden Abtriebswellen greift immer die Hälfte des Antriebsdrehmomentes an. Wird im Extremfall eine Abtriebswelle angehalten, so dreht sich die andere doppelt so schnell wie vorher und damit auch doppelt so schnell wie das Differenzialgehäuse. Verzahnungsabmessungen Die Verzahnungsmaße von nicht achsversetzten Kegelrädern sind im Axialschnitt in Abb. 3 dargestellt und ihre Bezeichnungen in Tabelle 1 aufgeführt. Abbildung 4 gibt den Schnitt A A von Abb. 3 wieder. Bei Kegelrädern ist dies ein Stirnschnitt, der immer senkrecht zum Teilkegel verläuft. Es ist also kein ebener Schnitt, sondern entspricht dem sogenannten Ergänzungskegel an der betrachteten Stelle. In der Darstellung ist der Ergänzungskegel in die Bildebene abgewickelt, wobei aus dem ursprünglichen Teilkegel-Durchmesser dm der

4 Teilkreis-Durchmesser dv = dm / cos wird; alle Maße aus Abb. 4 werden in Tabelle 2 einzeln bezeichnet. Abb.3 Tabelle 1 Erläuterung von Abb. 3 Nr Bzeichnung Nr. Bezeichnung 1 Winkel der Fersenkante 13 Einbaumaß tb1, tb2 2 Rückenkegelwinkel 14 äußere Teilkegellänge, Re 3 Rückenkegellänge 15 äußerer Durchmesser, dae1, dae2 4 Kopfgrundspiel, c 16 Teilkegelwinkel, δ 1, δ 2 5 Kopfkonturpunkt Ferse 17 Berührungspunkt der Teilkegelspitzen 6 Abstand äußere Kopfkegelkante zur Einbaufläche 18 Abstand äußere Kopfkegelkante zum Kreuzungspunkt, txo1, txo2 7 Zahnfußwinkel, θ f1, θ f2 19 äußerer Teilkreisdurchmesser, de1, de2, 8 Kopfkegelwinkel δ a1, δ a2 20 Fußkegelwinkel, δ f1, δ f2 9 Zahnbreite, b 21 Achswinkel, Σ 10 Winkel der Zehenkante 22 äquivalenter Teilkreisradius 11 mittlere Teilkegellänge, Rm 23 mittlerer Teilkegel-Durchmesser, dm1, dm2 12 Auslegungspunkt

5 Abb 4. Tabelle 2. Erläuterung von Abb. 4 Nr Bzeichnung Nr. Bezeichnung 1 Zahnhöhe, hm 7 Zahndicke sc (Sehnenmaß) 2 Wälzpunkt 8 Verdrehflankenspiel 3 Kopfgrundspiel, c 9 Eingriffstiefe, hmw 4 Zahndicke, st (im Bogen gemessen) 10 Zahnkopfhöhe, ham 5 Kreisteilung 11 Zahnfußhöhe, hfm 6 Zahnkopfhöhe hamc (Sehnenmaß) 12 äquivalenter Teilkreisradius Berechnung der Teilkegelparameter In Tabelle 3 sind die notwendigen Eingabedaten zusammengestellt. Tabelle3

6 Die nachfolgend beschriebenen Formeln führen zu den Teilkegelparametern Rm1, Rm2, 1, 2, m1, m2 und c be2. Der Parameter c be2, (Zahnbreitenfaktor) beschreibt das Verhältnis (Re2- Rm2)/b2. Vereinfachte Darstellung des Evolventen-Zahnprofils Abb.5

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