HAW Hamburg. Fakultät Technik und Informatik. Department Maschinenbau und Produktion. Praktikum - Konstruktion 4. Versuch M4

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1 MUT HAW Hamburg Fakultät Technik und Informatik Department Maschinenbau und Produktion Labor für Maschinenelemente und Tribologie W 16 Prof. Dr.-Ing. Frank Helmut Schäfer Dipl.-Ing. Niels Eiben (Autor) Dipl.-Ing. Thomas Rieling Praktikum - Konstruktion 4 Datum/Semestergruppe 1. Teilnehmende(r) 2. Teilnehmende(r) geprüft: Versuch M4 Untersuchungen an Verzahnungs- und Getriebemodellen Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung zum Verzahnungsmodell Ziel der Verzahnungsanalyse Aufbau des Verzahnungsmodells Aufgaben Mess- und Rechendaten Auswertung und Diskussion Einleitung zum Getriebemodell Aufbau des Getriebemodells Aufgaben Stückliste des Getriebemodells Getriebeplan Auswertung und Diskussion

2 1 Einleitung zum Verzahnungsmodell Verzahnungen in einem Stirnradgetriebe dienen zur Übertragung oder Veränderung von Drehmomenten und Drehzahlen. Die Geometrie und das effektive Zusammenspiel von Zahnrädern und deren Verzahnungen wird mit wenigen Daten bestimmt: Zähnezahl, Modul, Achsabstand Mit diesen Angaben lassen sich Größen bestimmen, aus denen man Aussagen über Genauigkeit, Verschleiß und Wirkungsgrad ableiten kann. Getriebemotor mit 3-stufigem Stirnradgetriebe mit 4 parallelen Wellen und 3 verschiedenen Achsabständen Bild 1 Stirnradgetriebe [Getriebebau Nord Produktkatalog] 1. 1 Ziel der Verzahnungsanalyse Messtechnisch und rechnerisch werden die relevanten Abmessungen am Modell bestimmt, um den Einfluss auf funktionale Eigenschaften der Verzahnung wie z.b. Zahneingriff, Kopfspiel, Flankenspiel zu ermitteln. Bild 2: Verzahnungsmodell - Seitenansicht 2

3 1. 2 Aufbau des Verzahnungsmodells Bild 3: Verzahnungsmodell - Zusammenbau Das Modell besteht aus einer Grundplatte mit drehbar gelagertem Stahlritzel in der Mitte und vier baugleichen Kunststoffzahnrädern, die jeweils in leicht unterschiedlichen Achsabständen angeordnet und ebenfalls drehbar gelagert sind. Alle Zahnräder sind evolventenverzahnt, besitzen ein Normmodul nach DIN und sind ohne Profilverschiebung gefertigt Aufgaben a) Ermitteln Sie die Zähnezahl der Zahnräder und vermessen den Achsabstand! b) Bestimmen Sie mit diesen Daten den Modul und berechnen Sie alle relevanten Maße der Zahnradpaarung! c) Tragen Sie die berechneten Werte in eine Tabelle ein, messen Sie (soweit möglich) an den tatsächlichen Bauteilen nach und tragen die Messwerte ebenfalls in die Tabelle ein! Bild 4: Verzahnungsmodell - Draufsicht 3

4 1. 4 Mess- und Rechendaten Gemessen Zähnezahl z1 ( mitte ) Zähnezahl z2 ( außen ) Kopfkreis Ø Kopfkreis Ø Fußkreis Ø Fußkreis Ø Gemessen Achsabstand a gemessen unten gemessen rechts gemessen oben gemessen links Flankenspiel Kopfspiel berechnet Achsabstand a Teilkreis Ø Kopfkreis Ø Fußkreis Ø Tabellen 1-3: Datensammlung Bild 5: Messpunkte 4

5 1. 5 Auswertung und Diskussion a) Welche Übersetzung hat die Zahnradpaarung (Ritzel und Zahnrad)? b) Wäre das Zähnezahlverhältnis in der Praxis sinnvoll oder ist eine Änderung erforderlich? c) Welchen Einfluss hat der Achsabstand auf die Funktion? 5

6 2 Einleitung zum Getriebemodell Verzahnungen in einem Stirnradgetriebe dienen zur Übertragung oder Veränderung von Drehmomenten, Drehrichtungen und Drehzahlen. Die Geometrie und das effektive Zusammenspiel von Zahnrädern und deren Verzahnungen wird mit wenigen Daten bestimmt: Zähnezahl, Modul, Winkel und Achsabstand. Aus diesen Daten lassen sich Größen bestimmen, aus denen man Aussagen über Genauigkeit, Verschleiß und Wirkungsgrad ableiten kann. Bild 6: Getriebemodell mit Kegel- und Stirnradstufen Beim abgebildeten Getriebemodell wird die Leistung (Drehzahl und Drehmoment) über die obere Welle eingeleitet und auf die linke und rechte Welle verteilt Aufbau des Getriebemodells Das Modell besteht aus zwei Kegelrad- und einer Stirnradstufe, deren Zahn- und Kegelräder kraftschlüssig mit der jeweiligen Welle verbunden sind. Die Wellen sind in Wälzlagern gelagert. Die gesamte Anordnung befindet sich auf einem Grundrahmen aus stabilen Aluminiumprofilen mit entsprechenden Verbindungselementen. Die Gehäuse der Wälzlager sind mit dem Grundrahmen über Nutensteine verschraubt. 6

7 2. 2 Aufgaben a) Ergänzen Sie die Stückliste unter 2.3. b) Komplettieren Sie die schematische Darstellung des Getriebeplans unter 2.4. und kennzeichnen Sie Positionen, Zähnezahl und Modul Stückliste des Getriebemodells Pos. Menge Einheit Benennung Abmessungen / Kennzeichen 1 4 Stck Längsstreben (Rahmen) 2 4 Stck Querstreben (Rahmen) 3 4 Stck Eckverbinder (Rahmen) 4 4 Stck Fußstück (Rahmen) Lagergehäuse m. 5 8 Stck Spannlager 6 1 Stck Antriebswelle 7 1 Stck Zwischenwelle 8 1 Stck Abtriebswelle 9 1 Stck Paßfeder 10 1 Stck Sicherungsring 7

8 2. 4 Getriebeplan 8

9 2. 5 Auswertung und Diskussion a) Berechnen Sie dann die Einzelübersetzung für jede Stufe sowie die Gesamtübersetzung jeder Abtriebswelle. b) Wie müsste das Modell umgebaut werden, um die Drehrichtungen der Abtriebswellen umzukehren? (Beschreibung und Skizze) c) Wie müsste das Modell geändert werden, um die Drehrichtungen der Abtriebswellen zu synchronisieren? (Beschreibung und Skizze) d) Wie groß ist der Achsabtstand zwischen der Antriebswelle und der Zwischenwelle? e) Welche Stirnradpaarungen könnte man ohne Änderung des in d) ermittelten Achsabstands noch einbauen? 9