Aufgabenstellung. Die Eingabe folgender Daten wird anschliessend in diesem Tutorial erklärt:

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1 KISSsoft Tutorial : Nachrechnung Stirnradpaar, und Zeichnungserstellung KISSsoft Tutorial: Nachrechnung Stirnradpaar, und Zeichnungserstellung in SolidWorks Für Release 04/2006 Letzte Änderung :19:00 Aufgabenstellung In diesem Tutorial wird gezeigt, wie die Daten einer Stirnradstufe eingegeben werden können und über die CAD-Schnittstelle das exakte 3D Modell erstellt wird. Es soll also für eine bereits bestehende Stirnradstufe: erforderliche Daten in KISSsoft eingegeben werden nach DIN 3990 nachgerechnet werden die Dokumentation der Berechnung generiert werden eine Zeichnung erstellt werden 1. Eingabedaten Die Eingabe folgender Daten wird anschliessend in diesem Tutorial erklärt: Leistungsdaten Leistung P 3.5 kw Antriebsdrehzahl u (Ritzel treibend) /min Anwendungsfaktor K A 1.35 Geforderte Lebensdauer L 750 h Geometrie Normalmodul m n 1.5 mm Schrägungswinkel β 25 Ritzel: Rechtsschrägung Eingriffswinkel α 20 Zähnezahlen z z1=16 z2=43 Zahnbreiten b z1=14mm z2=14.5mm Achsabstand a 48.9 mm Profilverschiebungsfaktor Ritzel x mn 1 / Februar 2007

2 Bezugsprofil hfp [mn] rhofp [mn] hap [mn] Ritzel Rad Zusatzdaten Material: Material Härtedaten σflim σhlim Ritzel 15 CrNi 6 einsatzgehärtet HRC N/mm N/mm 2 Rad 15 CrNi 6 einsatzgehärtet HRC N/mm N/mm 2 Schmierung: Fettschmierung Microlube GB C Zahnweitenabmasse Verzahnungsqualität Z 1/2 7 nach DIN 3961 Breitenlastfaktor KHb 1.25 Toleranzen Achsabstandtoleranz js8 nach ISO 268 Zahndickenabmass cd26 nach DIN 3967 Lösung 2. Zahnradberechnung (Stirnradpaar) starten Nach Installation und Freischaltung von KISSsoft als Test- oder Vollversion (siehe dazu Installationsanleitung) wird KISSsoft über Start/Programme/KISSsoft-Hirnware /KISSsoft Hirnware gestartet. Es erscheint die folgende Maske, in der die Stirnradberechnung wie gezeigt aufgerufen wird: Abbildung 2-1: Starten von KISSsoft Daraufhin öffnet sich die KISSsoft Eingabemaske: Abbildung 2-2: Aufruf der Stirnradberechnung 2 / 11

3 Abbildung 2-3: Eingabe Maske der KISSsoft Stirnradberechnung 3. Grunddaten Zahnradpaar Normalmodul m n =1.5 mm, Schrägungswinkel β=25 und Eingriffswinkel α=20 werden im Eingabefenster oben links (Reiter Basis Daten ) eingegeben (Feld 1 in Abbildung 2-3). Abbildung 3-1: Eingabe der Grunddaten des Zahnradpaares Die Einheiten der Eingaben können mit Rechtsklick auf die Eingabefelder geändert werden. Ein Klick auf die Plusknöpfe hinter den Eingabefeldern erlaubt jeweils Zusatzeingaben, oder die Eingabe von anderen Daten zu den jeweiligen Werten: Abbildung 3-2: Zusatzeingabe für das Normalmodul Abbildung 3-3: Schrägungswinkel (, sec, min) Abbildung 3-4: Eingriffswinkel (, sec, min) 3 / 11

4 4. Definition der Leistungsdaten Oben rechts im Eingabefenster (Feld 6 in Abbildung 2-3) wird die geforderte Lebensdauer L=750 h und der Anwendungsfaktor k A =1.35 eingegeben. Das Drehmoment mit der Leistung P=3.5kW und der Drehzahl / min wird definiert. Will man in einem anderen Fall das Drehmoment eingeben und die Leistung errechnen lassen, muss der Flag rechts der Eingabefelder von Drehmoment auf Leistung gesetzt werden. Abbildung 4-1: Definition des Lastfalls Wichtig ist auch die korrekte Einstellung des Bezugsrades (Erstes Rad) für den Lastfall. 5. Rechenmethode In der Scroll-Down Liste (Feld 7 in Abbildung 2-3) wird die Art der Rechenmethode ausgewählt. Dieses Zahnradpaar soll nach der DIN 3990, Methode B gerechnet werden. 6. Grunddaten Zahnrad Abbildung 5-1: Auswahl der Rechenmethode Die Grunddaten für die Zahnräder wie Zähnezahl z 1 =16 und z 2 =43, die Breite b 1 =14mm und b 2 =14.5 mm wie auch die Profilverschiebung x 1 = werden im Eingabefenster (Feld 2 in Abbildung 2-3) in der Mitte unter Rad 1 und Rad 2 eingegeben. Abbildung 6-1: Eingabe der Grunddaten für Rad 1 und Rad 2 Da die Profilverschiebung des zweiten Rades durch den Achsabstand und die Profilverschiebung des ersten Rades berechnet wird, kann der Wert 0 hier stehen bleiben. Bei einem Klick auf Berechnen F5 wird die fehlende Profilverschiebung ausgerechnet. Die Software merkt sich, welche der beiden Profilverschiebungen eingegeben worden ist. Bei einer Änderung der Profilverschiebungssumme (z.b. durch Achsabstandsänderung) wird immer die zuletzt eingegebene Profilverschiebung festgehalten und die andere verändert. 4 / 11

5 7. N Maske Die N-Maske (Feld 3 in Abbildung 2-3), dient zur erweiterten Eingabe der Zahnrad Grunddaten. Das Material und das Bezugsprofil der Zahnräder kann über die zwei Scroll Down Listen gewählt werden. Die Verzahnungsqualität z 1 =7 und z 2 =7 wird als Zahl eingegeben. Zuletzt wird noch die Schrägungsrichtung definiert. Die Schrägungsrichtung des zweiten Rades richtet sich hiernach automatisch aus. Abbildung 7-1: N-Maske Rad 1 Abbildung 7-2: N-Maske Rad 2 5 / 11

6 8. Eingaben Zahnradpaar Im Fenster Eingabe Paar (Feld 5 in Abbildung 2-3) kann der Achsabstand a=48.9mm eingegeben, und die Achsabstandtoleranz js8 gewählt werden (Die Berechnung des Achsabstandes ist über den Auslegeknopf rechts möglich). Der Breitenlastfaktor KHb=1.25 kann nach dem Setzen des Flag eingegeben werden. Abbildung 8-1: Eingabe Zahnradpaar 9. T Maske Die Zahndickenabmasse der Zahnräder werden in der T-Maske definiert. Bei einem Nachrechnungsbeispiel sind häufig nur die effektiven Zahnweitenabmasse und die Messzähnezahl bekannt. Diese können eingegeben werden und KISSsoft errechnet dann die korrekten Zahndickentoleranzen. Für unsere Neuauslegung ist jedoch die Zahndickentoleranz DIN 3967 cd26 für die Zahnform vorgegeben. In der T-Maske (Feld 4 in Abbildung 2-3) kann das entsprechende Fenster für die Eingabe aufgerufen werden. 6 / 11

7 Abbildung 9-1: Definition der Zahndickentoleranz 10. Schmierung Das Fenster für die Schmierung (Feld 8 in Abbildung 2-3) enthält die Eingabewerte für die Schmierstofftemperatur und die Umgebungstemperatur. Schmierungsart und die Fettsorte werden in den entsprechenden Scroll Down Menus gewählt, während die Temperaturen als Zahlen eingegeben werden. Abbildung 10-1: Definitionsfenster für die Schmierung Das Eingabefeld Schmierstofftemperatur, für Öl- oder Fettschmierung definiert die Grundtemperatur der Zahnradkörper. Dazu ist die Schmierstofftemperatur ebenfalls wichtig zur Berechnung der effektiven Schmierstoffviskosität. Die Umgebungstemperatur hat keinen Einfluss auf die Berechnung. Bei Trockenlauf definiert das Feld Umgebungstemperatur die Grundtemperatur der Zahnradkörper. Die Schmierstofftemperatur hat hier keinen Einfluss auf die Berechnung. 7 / 11

8 11. Berechnen Jetzt kann auf Berechnen F5 geklickt werden um die Festigkeitsresultate anzuzeigen. Wenn das Tutorial richtig durchgeführt wurde, sollten die umrandeten Festigkeitswerte mit Abbildung 11-1 übereinstimmen. Abbildung 11-1: Endresultat der Berechnung Mit Protokollieren F6 können die gesamte Resultate und Parametern in einem Protokoll zusammengefasst werden. Hier ein kleiner Ausschnitt:... 8 / 11

9 12. Zeichnung erstellen Für die Herstellung der errechneten Zahnräder soll nun das Zahnrad im 3D CAD System abgebildet werden. Nachdem Berechnen F5 ausgeführt wurde, kann unter dem Menu Berechnungen die Auswahl Zahnform Z5 angewählt werden. Abbildung 12-1: Auswahl Zahnform Z5 im Menu Berechnungen Nach dem Drücken der Taste Berechnen, kann ausgewählt werden, welche Zahnform und welches Zahnrad im CAD System dargestellt werden soll. In unserem Beispiel wird die Zahnform von Rad 1 durch Kreisbogenapproximation abgebildet. Dies wählen Sie mit den markierten Scroll Down Leisten (siehe Abb.12-2) aus. 9 / 11

10 Abbildung 12-2: Einstellungen für die Darstellung im CAD-Programm Wählen Sie SolidWorks aus der Auswahlliste und starten Sie die Erzeugung durch drücken der Taste 3D. Nun wird im CAD-Programm dass entsprechende Part erstellt: Abbildung 12-3: Zahnrad z 1 als Modell im SolidWorks 10 / 11

11 13. Herstelldaten einfügen Um die Herstelldaten des Zahnrades im SolidWorks in eine 2D Zeichnung einzufügen, muss vorher das KISSsoft Add-In (siehe kisssoft_anl_solidworks.pdf im SolidWorks Verzeichnis des KISSsoft Installationsverzeichnisses) installiert sein. Wählen Sie die ausgeschnittene Zahnform am 3D Modell aus, und gehen Sie im KISSsoft Menü zum Punkt Herstellungsdaten einfügen (siehe Abb. 13-1). Auswahl Zahnform Abbildung 13-1: Herstelldaten einfügen Nun werden die Herstelldaten in einem neuen Part, als editierbares Feld in SolidWorks erstellt. (Abb. 13-2) Um eine vollständige Fertigungszeichnung zu erhalten, müssen nun noch die 2D Schnittansichten des Zahnrades hinzugefügt werden. Dies wird im CAD-Programm manuell realisiert. Abbildung 13-2: Herstelldaten 11 / 11