Zahnräder und Getriebe

Transkript

1 Eigenschaften Zahnradmasse Begriffe, Grössen Übersetzungen Zahnflankenform Unterschneidung und Profilverschiebung Lage der Wellenachse Lage der Zähne Herstellung Zahnräder und Getriebe CVT-Getriebe Sonderfälle Harmonic-Drive-Getriebe Reibradgetriebe Differentialgetriebe Planetengetriebe Schwenkradgetriebe Getriebe Schraubenrad Zahnradarten Kegelrad Schneckenrad Zahnstange Schieberadgetriebe Wechselradgetriebe Umsteckrädergetriebe Kupplungsgetriebe Vorgelegewelle Wende(herz)getriebe Ziehkeilgetriebe Ende

2 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

3 Begriffe und Grössen Teilkreisdurchmesser Modul Kopfhöhe / Kopfkreisdurchmesser Fusshöhe/ Fusskreisdurchmesser Zahnhöhe Kopfspiel c = 1/6 m Achsabstand Profilmittellinie Eingriffslinie

4 Übersetzungen Zwischenräder ändern lediglich die Drehrichtung Getriebe ändern Drehzahlen, Drehmomente und Drehrichtung Die Umfangsgeschwindigkeiten sind an beiden Rädern gleich gross Das Übersetzungsverhältnis ist Antriebsdrehzahl / Abtriebsdrehzahl und ist umgekehrt proportional zu den Zähnezahlenund

5 Zahnflankenform Zahnflanken sollen möglichst wenig gleiten, damit Verschleiss, Erwärmung und Geräuschentwicklung gering bleiben. Kostengünstige Herstellung und unempfindlich gegen Achsabstandfehler Grundkreis

6 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

7 Lage der Wellenachse Je nach Anwendung, Konstruktion, Platzverhältnissen, werden die Achsen der verschiedenen Räder parallel, schneidend oder kreuzend angeordnet.

8 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 Innenverzahnung Pfeilverzahnt Stirnräder mit Innenverzahnung nennt man Hohlräder. Höhere Laufruhe / Mehrere Zähne im Eingriff / Axialkräfte kompensiert Ritzel ist das Kleinere (meist treibende) Zahnrad im Getriebe

9 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

10 Kegelräder Kegelräder bei sich schneidenden Wellen Winkel der Achsen zueinander ist wählbar, beträgt aber meistens 90 Kegelräder mit Gerad-, Schräg-oder Bogenverzahnung Bei Bogenverzahnung können die Achsen gegeneinander versetzt werden. Hypoidantrieb. Dadurch Platzsparender bei weniger Verschleiss Anwendung Antrieb Differenzial

11 Schneckenrad Schneckentrieb mit gekreuzten Achsen 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.

12 Zahnstange Zahnstangen wandeln Drehbewegungen in Längsbewegungen um

13 Getriebe Getriebe sind Baueinheiten zwischen Antriebs-und Arbeitseinheit mit verschiedenen Aufgaben (Bild) Fahrzeuggetriebe, Achsantrieb, Werkzeugmaschinen,

14 Schieberadgetriebe Nur im Stillstand schaltbar Zahnräder werden auf der Welle (z.b. Keilwelle) an die jeweilige Position geschoben Nur eine Zahnradkombination im Eingriff WKR36K8c

15 Wechselradgetriebe Zahnräder werden ausgewechselt um die Übersetzung zu verändern Achsabstand kann angepasst werden m/watch?v=x3i8rkvw7zi

16 Umsteckrädergetriebe Verschieden grosse Zahnräder werden auf die Welle aufgesteckt Achsabstand ist konstant Immer die gleichen Zahnräder in anderer Kombination gibt unterschiedliche Ausgangsdrehzahlen.

17 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.

18 Vorlegewelle Antrieb und Abtrieb liegen in einer Achse Animation Vorgelegewelle und Synchronisation siehe unter Schieberadgetriebe

19 Wendegetriebe Wendeherz Zum wechseln der Drehrichtung Zwischenräder haben auf die Übersetzung keinen Einfluss

20 Ziehkeilgetriebe Alle Zahnräder ständig im Eingriff Mitnehmer wird an die gewünschte Position geschoben Vorschubgetriebe Drehbank dsyfa8 ab ca. 19min 21min

21 Schwenkradgetriebe (Norton) Schwinge wird an der gewünschten Position zum Eingriff gebracht Schwinge auf der Keilwelle verschiebbar

22 Planetengetriebe Sonne, Planeten auf Träger, Hohlrad

23 Differentialgetriebe Kegelrad Planetengetriebe Ausgleich unterschiedlicher Drehzahlen zwischen dem linken und den rechten Rad

24 Reibradgetriebe outube.com/w atch?v=w7ca n9zingk Kraftschlüssige Übertragung youtube.com/ watch?v=_1s7 parwefk e.com/watch?v=r1a AmrR2us4

25 CVT -Getriebe Stufenlos schaltbares Getriebe, Continuously Variable Transmission Verändern des Abstandes der Kegeligen Scheiben, ändert den Übertragungs Druchmesser und somit die Übersetzung. Stufenloses Getrieb (Audi, Subaru), html html

26 Harmonic-Drive-Getriebe Übersetzung ins Langsame bis 160:1 Parabolantennen Nachführung / Roboter-Achsantrieb / Flugsimulatorenantrieb Extrem langsame Bewegungen z.b. Riesige Parabolspiegel, Sternenteleskope Animation

27 Sonderfälle Schneckengetriebe für grosse Übersetzungen Malteserkreuz zum weiterschalten von Positionen Triebstockverzahnung

28 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