Stirnräder | Zahnräder | Geradverzahnung | Doppel-Schrägverzahnung | Pfeilverzahnung | Zahnstange

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29 Nov 202311:30

Summary

TLDRDieses Skript behandelt Stirnräder im Maschinenbau, unterscheidet zwischen Gerad- und Schrägverzahnung und erklärt die Vor- und Nachteile jeder Art. Geradverzahnte Stirnräder sind kostengünstig herzustellen, eignen sich jedoch nur für geringe Umfangsgeschwindigkeiten aufgrund von Geräuschen und hohen Zahnbelastungen. Schrägverzahnte Räder reduzieren das Geräusch und erlauben höhere Drehmomente, führen jedoch zu axialen Kräften, die bei der Lagerung berücksichtigt werden müssen. Spezielle Verzahnungsarten wie Pfeil- und Doppelschrägverzahnung werden für höchste Belastbarkeiten und spezielle Anwendungen verwendet. Das Skript bietet auch Einblicke in Zahnstangen und Innenverzahnung, die für spezifische Anwendungen von Vorteil sind.

Takeaways

😀 Stirnräder sind die häufigste Zahnradart im Maschinenbau.
🔄 Die Zähne von Stirnrädern sind entlang eines gedachten Zylinders angeordnet, dessen Durchmesser als Weltkreisdurchmesser bezeichnet wird.
🛠 Ein Stirnradgetriebe besteht ausschließlich aus Stirnrädern und ermöglicht eine reibungslose Kraftübertragung.
🔩 Bei geradverzahnten Stirnrädern verlaufen die Zähne in Richtung der Drehachse und können wirtschaftlich gefräst, gehobelt oder gestoßen werden.
🔄 Bei Schrägverzahnung verlaufen die Zähne in einem Winkel von 20 bis 45° zur Achse, was zu einer schmalen Kraftübertragung führt.
🔧 Schrägverzahnte Stirnräder reduzieren Geräusche und haben eine bessere Lastverteilung auf die Zähne, im Vergleich zu geradverzahnten.
🔄 Schrägverzahnte Stirnräder erzeugen Axialkräfte, die das Lagerverschleiß erhöhen können.
🔄 Die Richtung der Axialkräfte hängt von der Drehrichtung des Zahnrades ab und kann bei einer Änderung der Drehrichtung umkehren.
🔄 Bei Pfeilverzahnung entstehen gegensätzlich wirkende Axialkräfte, die sich aufheben, was zu keinem Axialverschleiß führt.
🔄 Doppelschrägverzahnung nutzt die gleiche Prinzip wie Pfeilverzahnung, ist jedoch kostengünstiger und ermöglicht die Übertragung hoher Drehmomente.
🔄 Zahnstangen erzeugen lineare Bewegungen und sind eine Abwicklung von Stirnrädern entlang einer Geraden.
🔄 Bei Stirnrädern unterscheidet man zwischen Außen- und Innenverzahnung, wobei Innenverzahnung einen besseren Schutz und geringere Verschleißrate bietet.

Q & A

Was ist das häufigste Zahnrad in der Maschinenbau?
-Das häufigste Zahnrad im Maschinenbau ist das Stirnrad, bei dem die Zähne am Umfang eines gedachten Zylinders angeordnet sind.
Was ist der Weltkreisdurchmesser?
-Der Weltkreisdurchmesser ist der Durchmesser des gedachten Zylinders, auf dessen Umfang die Zähne eines Stirnrads angeordnet sind.
Was geschieht, wenn die Weltzylinder zweier Zahnräder aufeinander rollen?
-Die Weltzylinder zweier Zahnräder rollen ohne Gleiten, um sicherzustellen, dass die Umfangsgeschwindigkeiten bei den Zahnrädern am Umfang des Weltzylinders identisch sind.
Was ist ein Stirnradgetriebe?
-Ein Stirnradgetriebe ist ein Getriebe, das ausschließlich aus Stirnrädern besteht.
Was ist eine gerade Verzahnung?
-Eine gerade Verzahnung ist eine Verzahnung, bei der die Zähne geradlinig, also in Richtung der Drehachse des Zahnrades, verlaufen.
Wie kann eine gerade Verzahnung wirtschaftlich hergestellt werden?
-Eine gerade Verzahnung kann durch Welzfräsen, Welzhobeln oder Welzstoßen wirtschaftlich hergestellt werden.
Was sind die Vorteile von Schrägverzahnung gegenüber gerader Verzahnung?
-Schrägverzahnung ermöglicht höhere Umfangsgeschwindigkeiten und Drehmomente bei gleichzeitig geringerer Geräuschentwicklung im Vergleich zu gerader Verzahnung.
Was ist der Schrägungswinkel bei einer Schrägverzahnung?
-Der Schrägungswinkel ist der Winkel, unter dem die Zähne einer Schrägverzahnung in Achsrichtung verlaufen, und beträgt zwischen 20 und 45°.
Was sind die Auswirkungen von Schrägverzahnung auf die Axialkräfte?
-Schrägverzahnung führt zu Axialkräften, die zu einem erhöhten Lagerverschleiß führen können. Je größer der Schrägungswinkel, desto größer sind die Axialkräfte.
Was ist eine Pfeilverzahnung und wofür wird sie verwendet?
-Eine Pfeilverzahnung ist eine spezielle Verzahnung, bei der sich die Zähne schraubenförmig um den Weltzylinder anordnen und die gegenseitig wirkenden Axialkräfte aufheben. Sie wird in Sonderfällen wie bei Großgetrieben eingesetzt.
Was ist ein Zahnstangengetriebe und wofür wird es verwendet?
-Ein Zahnstangengetriebe ist ein Getriebe, das mit Hilfe eines Stirnrads (Ritzel) und einer Zahnstange eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt. Es wird z.B. in Werkzeugmaschinen zum Bewegen von Maschinenleitern eingesetzt.
Was ist der Unterschied zwischen Außen- und Innenverzahnung?
-Bei der Außenverzahnung sind die Zähne am Umfang nach außen gerichtet, während bei der Innenverzahnung die Zähne entsprechend nach innen gerichtet sind. Ein Innenverzahntes Zahnrad wird auch als Hohlrad bezeichnet.
Was sind die Vorteile von Innenverzahnung gegenüber Außenverzahnung?
-Innenverzahnung bietet viele Vorteile wie eine größere Kontaktfläche, geringeren Zahnflankenverschleiß und höhere Drehmomenteübertragung im Vergleich zu Außenverzahnung.
Was sind Kegelrädergetriebe und wofür werden sie verwendet?
-Kegelrädergetriebe sind Getriebe, die es ermöglichen, die Drehachsen der Getriebewellen auch einen Winkel zueinander einzuschließen. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, die eine variable Achsabstand oder Achsverschiebung erfordern.

Outlines

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🔧 Grundlagen des Stirnradgetriebes

Der erste Absatz behandelt die Grundlagen des Stirnradgetriebes, einer der häufigsten Zahnradarten im Maschinenbau. Es wird erklärt, dass die Zähne eines Stirnradgetriebes entlang des Umfangs eines imaginären Zylinders angeordnet sind, dessen Durchmesser als Weltkreisdurchmesser bezeichnet wird. Bei Stirnrädern ist die Umfangsgeschwindigkeit identisch, um eine kontinuierliche Kraftübertragung zu gewährleisten. Der Absatz erklärt auch die Begriffe 'gerade Verzahnung' und 'Schrägverzahnung', wobei bei der geraden Verzahnung die Zähne der Zahnräder in Richtung der Drehachse verlaufen und bei der Schrägverzahnung die Zähne in einem bestimmten Winkel zur Achse verlaufen. Schrägverzahnung reduziert Geräusche und erlaubt höhere Drehmomente und Umfangsgeschwindigkeiten.

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🔩 Variationen der Stirnradgetriebe

Der zweite Absatz erweitert das Thema der Stirnradgetriebe mit Variationen wie der Pfeilverzahnung und der doppelschenkligen Verzahnung. Die Pfeilverzahnung kombiniert die Vorteile der Schrägverzahnung mit der Möglichkeit, sehr hohe Drehmomente zu übertragen, ohne Axialkräfte zu erzeugen. Die doppelschenklige Verzahnung ist eine kostengünstigere Alternative zur Pfeilverzahnung, die ähnliche Vorteile bietet. Der Absatz erklärt auch, wie Zahnstangen linear bewegungen erzeugen können und wie Innen- und Außenverzahnung mechanisch unterschiedlich sind, mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen.

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🛠 Anwendungsbereiche und Besonderheiten

Der dritte Absatz schließt den Überblick über Stirnradgetriebe ab, indem er auf spezifische Anwendungsbereiche und Besonderheiten eingeht. Es wird erwähnt, dass Stirnradgetriebe für Drehbewegungen verwendet werden können und durch die Verwendung von Kegelrädern auch Achsen mit Winkeln zueinander angeordnet werden können. Der Absatz betont auch die Rolle von Innenverzahnung in Planetengetrieben, die in einem zukünftigen Video näher erläutert werden, und bedankt sich beim Publikum für das Betrachten des Videos.

Mindmap

Keywords

💡Stirnrad

Stirnrad ist eine Zahnradart, bei der die Zähne entlang der Umfangslinie eines imaginären Zylinders angeordnet sind. Dies ist das häufigste Zahnrad in der Maschinenbauindustrie. Im Video wird erklärt, dass Stirnräder entweder als Stirnradgetriebe, bestehend nur aus Stirnrädern, oder in Kombination mit anderen Zahnradarten, verwendet werden.

💡Weltkreisdurchmesser

Der Weltkreisdurchmesser bezieht sich auf den Durchmesser des imaginären Zylinders, auf dessen Umfang die Zähne eines Stirnrads angeordnet sind. Im Video wird dieser Begriff verwendet, um die physikalischen Eigenschaften von Stirnrädern zu beschreiben und wie sie die Interaktion zwischen Zahnrädern beeinflussen.

💡Geradverzahnung

Geradverzahnung ist eine Zahnradtyp, bei dem die Zähne parallel zur Achse des Zahnrades verlaufen. Im Video wird betont, dass diese Art der Verzahnung wirtschaftlich hergestellt werden kann, jedoch für geringe Umfangsgeschwindigkeiten geeignet ist, da sie zu plötzlichen Kraftübertragungen und damit zu Geräuschen führen kann.

💡Schrägverzahnung

Schrägverzahnung ist eine Zahnradkonstruktion, bei der die Zähne in einem Winkel zur Achse verlaufen, was zu einer progressiven Kraftübertragung führt. Im Video wird erklärt, dass Schrägverzahnung vorteilhaft für höhere Umfangsgeschwindigkeiten und Drehmomente ist, da sie zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt als Geradverzahnung.

💡Kraftübertragung

Kraftübertragung beschreibt den Prozess, bei dem Kraft von einem Zahnrad auf das andere übergeht. Im Video wird auf die Unterschiede in der Kraftübertragung bei Gerad- und Schrägverzahnung hingewiesen, wobei Schrägverzahnung zu einer progressiven und sanfteren Kraftübertragung führt.

💡Axialkräfte

Axialkräfte sind Kräfte, die parallel zur Achse der Zahnräder wirken und durch Schrägverzahnung entstehen können. Im Video wird darauf hingewiesen, dass diese Kräfte zu einem erhöhten Lagerverschleiß führen können und beim Entwurf von Getrieben berücksichtigt werden müssen.

💡Pfeilverzahnung

Pfeilverzahnung ist eine spezielle Art der Schrägverzahnung, bei der die Zähne so angeordnet sind, dass entgegengesetzte Axialkräfte auftreten, die sich gegenseitig aufheben. Im Video wird erwähnt, dass diese Verzahnung für den Übertragung sehr hoher Drehmomente verwendet wird, ist jedoch aufgrund der hohen Herstellungskosten auf spezielle Anwendungen beschränkt.

💡Doppelschrägverzahnung

Doppelschrägverzahnung ist eine Variante der Schrägverzahnung, bei der zwei Schrägverzahnungsteile in Spiegelbild angeordnet sind, um ähnliche Vorteile wie bei Pfeilverzahnung zu erreichen, jedoch zu geringeren Kosten. Im Video wird erklärt, dass dies eine kostengünstigere Alternative zur Pfeilverzahnung ist.

💡Zahnstange

Eine Zahnstange ist eine spezielle Form des Zahnrades, bei der die Zähne entlang einer Geraden angeordnet sind, anstatt um einen Zylinder. Im Video wird betont, dass Zahnstangen verwendet werden können, um Drehbewegungen in lineare Bewegungen umzuwandeln, was in bestimmten Anwendungen wie Werkzeugmaschinen nützlich ist.

💡Innenverzahnung

Innenverzahnung bezieht sich auf Zahnräder, bei denen die Zähne nach innen gerichtet sind, im Gegensatz zu Außenverzahnungen, bei denen die Zähne nach außen zeigen. Im Video wird erläutert, dass Innenverzahnungen für eine bessere Kontaktfläche und damit für weniger Verschleiß und höhere Drehmomente geeignet sind, jedoch aufgrund der aufwendigeren Herstellung teurer sind.

Highlights

Stirnräder sind eine häufig verwendete Zahnradart im Maschinenbau.

Die Zähne von Stirnrädern sind am Umfang eines gedachten Zylinders angeordnet.

Der Durchmesser dieses Zylinders wird Weltkreisdurchmesser genannt.

Stirnräder mit identischen Weltkreisdurchmessern rollen aufeinander ab ohne Gleiten.

Ein Getriebe aus ausschließlich Stirnräder wird als Stirnradgetriebe bezeichnet.

Gerade Zähne in Stirnrädern werden durch Welzfräsen, Welzhobeln oder Welzstoßen hergestellt.

Bis zu drei Zähne eines Stirnrades können gleichzeitig im Eingriff sein.

Gerade Verzahnung ist nur für geringe Umfangsgeschwindigkeiten geeignet.

Schrägverzahnung ermöglicht höhere Umfangsgeschwindigkeiten und Drehmomente mit weniger Geräuschen.

Bei Schrägverzahnung verlaufen die Zähne in einem Winkel von 20 bis 45° zur Achse.

Schrägverzahnung führt zu einer progressiven Kraftübertragung und verringert Geräusche.

Schrägverzahnung erzeugt Axialkräfte, die das Lager verschleifen können.

Pfeilverzahnung kombiniert die Vorteile von Schrägverzahnung mit geringerem Verschleiß.

Doppelschrägverzahnung ist kostengünstiger als Pfeilverzahnung und wird für spezielle Anwendungen verwendet.

Zahnstangen erzeugen lineare Bewegungen und sind eine Abwandlung der Stirnradverzahnung.

Außenverzahnung weist konkave Flanken auf, während Innenverzahnung konvexe Flanken hat.

Konvex-Konkave Paarung von Stirnrädern verringert den Verschleiß und erhöht die Tragfähigkeit.

Innenverzahnung ist aufwendig herzustellen und wird daher nur in speziellen Fällen verwendet.

Kegelräder ermöglichen es, Stirnräder mitwinkeligen Achsen zu verbinden.