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Melden Sie sich auf der Startseite www.eAssistant.de mit Ihrem Benutzernamen und Ihrem Paßwort an. Öffnen Sie das Berechnungsmodul aus dem Listenfenster „Berechnungstyp“ im Project Manager.
Das Berechnungsmodul wird gestartet.
Dieses Modul ermöglicht die einfache und schnelle Berechnung der Geometrie von Stirnradpaaren nach DIN 3960, DIN 3961, DIN 3964, DIN 3967, DIN 3977 und DIN 868 sowie der Tragfähigkeit nach DIN 3990. Bei der Berechnung werden u.a. Profilverschiebung und Kopfkantenbruch berücksichtigt. In dem Kapitel „Geometrie“ werden wir Ihnen die oben genannten Funktionen und Möglichkeiten der Eingabe für die Geometrie von Stirnrädern erläutern.
Hinweis: Die Ergebnisse werden bereits während jeder Eingabe berechnet und anschließend im Ergebnisfeld angezeigt. Es wird also nach jeder abgeschlossenen Eingabe neu durchgerechnet. Sie können auch auf den Button „Berechnen“ klicken, dann werden Ihre Eingaben bestätigt, die Ergebnisse berechnet und im Ergebnisfeld angezeigt. Drücken Sie die „ENTER“- oder die „Tab“- Taste oder klicken Sie in ein anderes Eingabefeld, so werden Ihre Eingaben automatisch bestätigt. Alle weiteren Informationen finden Sie in dem Kapitel 10.7 „Ergebnisse“.
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Dazu gehören:
Der Normalmodul 
ist eine Grundgröße der Verzahnungsgeometrie. Der Modul bestimmt die Größe der
Verzahnung. Das bedeutet, daß sich mit dem Modul proportional alle Verzahnungsabmessungen vergrößern.
Der Modul wird in 
angegeben und ist durch die Zähnezahl bestimmt. Um die Vielfalt der Verzahnungen
einzuschränken, wurde der Modul genormt (siehe Tabellen). Die Berechnung im eAssistant ist mit beliebigen
Modulen, auch mit mehreren Nachkommastellen, möglich.
| Modulreihen in mm nach DIN 780 Reihe 1 (Teil 1)
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| 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | 0,16 | 0,20 | 0,25 |
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 |
| Modulreihen in mm nach DIN 782 Reihe 1 (Teil 2)
| ||||||||
| 1,25 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 |
| 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 60 |
| Modulreihen in mm nach DIN 780 Reihe 2 (Teil1)
| ||||||||
| 0,055 | 0,07 | 0,09 | 0,11 | 0,14 | 0,18 | 0,22 | 0,28 | 0,35 |
| 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,125 | 1,375 | 1,75 |
| Modulreihen in mm nach DIN 780 Reihe 2 (Teil 2)
| |||||||
| 2,25 | 2,75 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 7 | 9 | 11 |
| 14 | 18 | 22 | 28 | 36 | 45 | 55 | 70 |
Mit wachsendem Abstand vom Grundkreis wächst auch die Schräglage der Evolvente bzw. der Profilwinkel
. Erfahrungsgemäß ist ein Eingriffswinkel 
von 
günstig. Öffnen Sie das Berechnungsmodul, ist
standardmäßig ein Eingriffswinkel von 
eingestellt.
Bei einer Schrägverzahnung sind die Zähne gegenüber der Achsrichtung um den Winkel 
geneigt. Bei einer
Geradverzahnung beträgt 
= 
, bei Schrägverzahnungen kann 
bis zu 
betragen. 
ist auch
der Maximalwert, der in das Eingabefeld für den Schrägungswinkel eingetragen werden kann. Bei einer
Außenverzahnung kämmt ein rechtssteigendes Rad mit einem linkssteigenden Gegenrad. Bei
Innenradpaarungen müssen die Flankenrichtungen von Ritzel und Rad übereinstimmen.
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Bei Schrägzahnrädern verlaufen die Flankenlinien als Schraubenlinien und die Achsen der im Eingriff befindlichen Räder sind parallel. Der Vorteil der Schrägstirnräder gegenüber Geradstirnrädern besteht darin, daß der Eingriff, auf einer Seite des Zahnes beginnend, sich allmählich über die Zahnbreite ausdehnt. Abhängig von dem Übersetzungsverhältnis und dem Raddurchmesser sind gleichzeitig mehrere Zähne im Eingriff. Die Berührung der einzelnen Zähne erfolgt längs einer Linie, die schräg über den Zahn verläuft. Durch den Eingriff werden die Zähne allmählich be- und entlastet. Die Mindestzähnezahl ist geringer als bei Rädern mit geraden Zähnen. Schrägverzahnte Stirnräder laufen leiser und können hohe Zahnkräfte übertragen.
Bei einer Änderung der Zähnezahl wird automatisch der Null-Achsabstand 
angepaßt. Der Null-Achsabstand
ist eine reine Rechengröße. 
entspricht dem wirklichen Abstand 
, wenn die Summe der
Profilverschiebungsfaktoren gleich Null ist.
Der Achsabstand 
ist der Abstand der Radachsen. Der Betriebs-Achsabstand wird bei bestimmten Eingaben,
zum Beispiel bei der Änderung des Normalmoduls 
, automatisch berechnet. Tritt jedoch eine zu
große Profilverschiebung auf, so kann der Betriebs-Achsabstand jederzeit auch manuell geändert
werden.
Sind der Null-Achsabstand und der Betriebs-Achsabstand gleich, so werden die Profilverschiebungsfaktoren automatisch auf den Wert „0“ gesetzt.
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Geben Sie die Zähnezahl „13“ für Rad 1 und die Zähnezahl „63“ für das Rad 2 ein, ein Modul von 5 an
und einen Schrägungswinkel 
= 
. Jetzt wird automatisch der Null-Achsabstand sowie der
Betriebs-Achsabstand berechnet.
Geben Sie jetzt in das Eingabefeld für den Betriebs-Achsabstand den Wert „0“ ein und bestätigen Sie diese Eingabe mit der Taste „ENTER“ oder klicken Sie auf den Button „Berechnen“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.
Jetzt wird der nächstgelegende ganzzahlige Wert in das Eingabefeld für den Betriebs-Achsabstand eingesetzt.
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Kommentar
Zum einzelnen Rad können Sie jeweils einen Kommentar oder eine kurze Beschreibung hinzufügen.
Hier haben Sie die Möglichkeit, die Schrägungsrichtung anzugeben. Wenn zwei außenverzahnte Schräg-
stirnräder gepaart werden, müssen beide Verzahnungen den gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten
Schrägungswinkel 
besitzen.
Bei einer Außenradpaarung haben die gepaarten Verzahnungen unterschiedliche Steigungsrichtungen und bei einer Innenradpaarung gleiche Steigungsrichtung bei jeweils gleichem Schrägungswinkel.
Wählen Sie bei Rad 1 die Option „links“ aus:
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Wählen Sie bei Rad 2 die Option „links“ aus:
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Die Zähnezahl eines Rades ist die Anzahl vorhandener Zähne, die sich auf dem vollen Radumfang befinden. Bei Außenverzahnungen wird die Zähnezahl für die Stirnräder positiv definiert. Bei einer Innenverzahnung muß die Zähnezahl negativ definiert werden. Je kleiner der Betrag der Zähnezahl ist, umso größer ist der Einfluß der Profilverschiebung. Weitere Informationen erhalten Sie in dem Abschnitt 10.2.9 „Profilverschiebungsfaktor“.
Die Zahnbreite 
ist der Abstand der beiden Stirnflächen auf der Bezugsfläche einer Verzahnung.
Geben Sie hier die Zahnbreite an. In der folgenden Tabelle finden Sie zusätzliche Informationen zu der
Zahnbreite 
sowie zu den Mindestzähnezahlen 
.
| Richtwerte für Zahnbreiten b und Mindestzähnezahlen z von Stirnrädern1
| ||
| Zähne geschnitten | Zahnräder auf steifen Wellen, die in Wälzlagern oder vorzüglichen Gleitlagern laufen, starrer Unterbau |  |
| Zahnräder in normalen Getriebkästen, Wälz- oder Gleitlagerung |  |
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| Zahnräder auf Stahlkonstruktionen, Trägern u. dgl. |  |
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| Zahnräder mit bester Lagerung in Hochleitungsgetrieben |  |
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| Zähne roh gegossen | fliegend gelagerte Zahnräder |  |
| Zahnräder mit großen Umfangsgeschwindigkeiten 
und erheblicher Kraftleistung, wenn  |  |
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| Zahnräder mit mittleren Umfangsgeschwindigkeiten  |  |
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| Zahnräder mit kleinen Umfangsgeschwindigkeiten  oder bei
geringer Kraftleistung für untergeordnete Zwecke |  |
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| Außenradpaare grundsätzlich |  |
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| Innenpaare grundsätzlich |  |
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| 1 Tabelle aus: Karl-Heinz Decker: Maschinenelemente: Gestaltung und Berechnung, 1992, S. 506,
Tab.: 23.2
| ||
Eine Verschiebung des genutzten Profilbereichs gegenüber der Normallage wird Profilverschiebung genannt.
Durch die Profilverschiebung wird die Zahnform beeinflußt. Die Berechnung für den Kopfkreisdurchmesser 
bzw. für den Fußkreisdurchmesser 
enthält deshalb den Profilverschiebungsfaktor 
. Bei der
Profilverschiebung wird das Werkzeug um den Betrag 
vom Teilkreis in Richtung Kopfkreis ab -oder
zugerückt. Nach DIN 3960 ist die Profilverschiebung
|
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Die Profilverschiebungsfaktoren 
und 
können frei gewählt werden. Dabei ist zu beachten, daß es nicht
zu Eingriffsstörungen kommt. Sollten Eingriffsstörungen vorliegen, erhalten Sie diesen Hinweis im
Meldungsfenster.
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Hier haben Sie die Möglichkeit, den Profilverschiebungsfaktor auszulegen bzw. zu optimieren. Um den Profilverschiebungsfaktor zu optimieren, klicken Sie auf das Symbol „Taschenrechner“.
Geben Sie entweder Ihre eigenen Werte für die Profilverschiebungsfaktoren ein oder aktivieren Sie „ausgeglichenes spezifisches Gleiten“. Die Faktoren werden dann so angepaßt, daß das spezifische Gleiten ausgeglichen ist. Die Zahnflanken rollen und gleiten aufeinander. Ein Maß für die Gleitgeschwindigkeit und den Reibverschleiß der Zahnflanken stellt das verhältnismäßige Gleiten, die sogenannte Gleitung dar. Das spezifische Gleiten ist das Verhältnis der Gleitgeschwindigkeit zur Radialgeschwindigkeit. Das spezifische Gleiten zeigt, welches der beiden Zahnräder durch Reibverschleiß besonders gefährdet erscheint. Das spezifische Gleiten sollte erfahrungsgemäß einen Wert von „3“ nicht überschreiten.
Der Kopfkreisdurchmesser 
ist von dem Modul abhängig und wird so automatisch vom Programm
berechnet. Ändern Sie die Profilverschiebung, dann ändert sich auch der Kopfkreis.
Das Kopfkreisabmaß wird automatisch nach DIN ermittelt. Klicken Sie auf das Symbol „Schloß“, so können Sie die Eingabefelder manuell freischalten und Ihre eigenen Werte eingeben.
Liegen Ihre Eingaben außerhalb des DIN-Grenzbereiches, so erhalten Sie entsprechende Hinweise im Meldungsfenster. Klicken Sie erneut auf das Symbol „Schloß“, wird das Eingabefeld wieder deaktiviert und die Abmaße jeweils nach DIN bestimmt.
Die Kopfhöhenänderung 
wird automatisch vom Programm so gesetzt, daß genügend Kopfspiel
vorhanden ist. Klicken Sie auf das Symbol „Schloß“, so können Sie die Eingabefelder manuell
freischalten und Ihre eigenen Werte eingeben. Durch eine Kopfhöhenänderung beeinflussen Sie den
Kopfkreis.
Damit eine ungestörte Bewegung zwischen den Flanken möglich wird, sind zwischen den jeweiligen
Verzahnungen bestimmte Spiele notwendig. Den Abstand zwischen Kopfkreis des Rades und Fußkreis des
Gegenrades nennt man Kopfspiel 
.
Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Zahnspielen, dem Kopfspiel 
und dem Flankenspiel 
. Normale
Räder besitzen ein Zahnrad-Bezugsprofil mit einer Kopfhöhe 
bzw. ein Werkzeug-Bezugsprofil mit
. Die Fußhöhe 
des Zahnrad-Bezugsprofils bzw. die Kopfhöhe 
des Werkzeug-Bezugsprofils
muß größer sein, damit sich die Kopf- und Fußkreise der Räder nicht berühren.
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Der Fußkreisdurchmesser 
ist eine Größe, die von dem jeweiligen Modul, der Profilverschiebung und der
Kopfhöhe des Werkzeug-Bezugsprofils abhängig ist und somit vom Programm berechnet wird. Der
Fußkreisdurchmesser ergibt sich also aus der Berechnung.
Die Abmaße für den Fußkreis ergeben sich aus Ihrer Berechnung und werden hier automatisch ausgeführt. Die Abmaße sind abhängig von den Zahndickentoleranzen. Werden diese zum Beispiel für ein Rad auf „0“ gesetzt, so ergeben sich die Fußkreisabmaße für dieses Rad auch zu „0“.
Hier haben Sie die Möglichkeit, einen Innen -bzw. Außendurchmesser anzugeben. Beachten Sie dabei, daß der
Innendurchmesser kleiner als der Fußkreisdurchmesser 
sein muß.
Ist der Innendurchmesser jedoch größer als 
, dann wird automatisch vom Programm der Maximalwert
für den Innendurchmesser eingesetzt. Sie erhalten dazu auch einen entsprechenden Hinweis im
Meldungsfenster.
Die Kopfkanten eines Zahnrades werden häufig abgerundet oder mit einem Kantenbruch versehen. Bei der Berechnung können Sie den Kopfkantenbruch berücksichtigen. Ein Kopfkantenbruch ist eine zu gleichen Teilen auf Kopffläche und Kopfflanke verteilte Schutzfase entlang der Kopfkanten.
Hinweis: Wenn Sie die Geometrie für das Stirnradpaar definieren, können Sie sich jeweils die dazugehörige Zahnform im Ausschnitt oder in der Totale über den Button „Zahnform“ ansehen (mehr Informationen zu den einzelnen Funktionen in der Zahnform erhalten Sie im Kapitel 10.5 „Darstellung der Zahnform“) Klicken Sie auf den Button „Geometrie“, gelangen Sie wieder zurück zur Geometrieeingabe.
Die Wahl des Herstellverfahrens richtet sich nach Werkstoff, Baugröße, Stückzahl, Radart (Außen- oder Innenräder) und Genauigkeit. Außerdem muß man die Gesetzmäßigkeiten des vorgesehenen Verfahrens bei der Konstruktion berücksichtigen. Im Berechnungsmodul des eAssistant wird zwischen dem Wälzfräsen sowie dem Wälzstoßen unterschieden.
Wie schon im Bereich der Geometrieeingabe, haben Sie auch hier die Möglichkeit zu Rad 1 und Rad 2 jeweils einen Kommentar oder eine kurze Beschreibung hinzuzufügen.
Über eine Listbox können Sie die Werkzeuge „Wälzfräser“ oder „Schneidrad“ für die Berechnung der Zahnform auswählen. Die Wahl des Werkzeuges richtet sich im Wesentlichen nach der Radart (Außen- oder Innenräder). Außenverzahnungen werden spanend meist mit einem Wälzfräser hergestellt. Für Innenverzahnungen nutzt man üblicherweise Schneidräder.
Mit einer Zahnstange zum Beispiel können zwei Zahnräder mit einer beliebigen Anzahl von Zähnen gepaart werden. Dabei betrachtet man eines dieser Zahnräder als Werkzeug, welches die Verzahnung einwalzt oder auch schneidet.
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Das Wälzfräsen ist das am häufigsten angewendete Verfahren für die Verzahnungsvor- und fertigbearbeitung
von Außenverzahnungen. Eine hohe Flexibilität und Produktivität sind die Vorteile des Wälzfräsens. Den
Wälzfräser kann man als schneidende Zahnstange betrachten. Die Schneidzähne haben Trapezprofil und sind
in einer Schraubenlinie auf einem Grundzylinder angeordnet. Beim Fräsen ist die Achse des Wälzfräsers
geneigt, so daß die Schraubengänge in Richtung der Flankenlinie des zu fräsenden Rades verlaufen. Der
Wälzfräser und das Rad führen kontinuierliche Drehbewegungen aus, so daß sich das Rad nach einer
Umdrehung des Fräsers weiterdreht. Zusätzlich führt der Fräser die Vorschubbewegung längs der Zahnbreite
parallel zur Werkstückachse aus.
Eigenschaften / Einsatzgebiete des Wäzfräsers:
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Beim Wälzstoßen wird als Werkzeug ein gerad- oder schrägverzahntes Schneidrad verwendet. Das Wälzstoßen ist ein kontinuierliches Verzahnverfahren, das nach dem Wälzprinzip arbeitet. Ein Stößel, auf dem das Schneidrad befestigt ist, führt parallel zur Radachse eine auf- und abwärtsgehende Bewegung aus. Das in Flanken hinterschliffene Schneidrad schneidet hierbei nur bei der Abwärtsbewegung. Nach dem Rückhub, d.h., wenn das Schneidrad in oberer Stellung außer Eingriff ist, führen Schneidrad und Werkstück schrittweise eine Wälzbewegung aus. Bei Geradstirnrädern verzahnt ein Schneidrad alle Räder gleichen Moduls, bei Schrägstirnrädern nur alle Räder gleichen Moduls und gleichen Schrägungswinkel. Das Wälzstoßverfahren ist besonders für kleine Zahnbreiten und kleine Innenverzahnungen bzw. Hohlräder geeignet.
Einsatzgebiete für das Schneidrad:
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Zur Orientierung erhalten Sie dabei eine graphische Darstellung. Über die Radio-Button können Sie die jeweilige Darstellung auswählen. Für den Wälzfräser erhalten Sie das Fräser-Bezugsprofil, für das Schneidrad das Schneidrad-Zahnprofil.
Um zwei Zahnräder miteinander paaren zu können, müssen ihre Bestimmungsgrößen aufeinander abgestimmt
werden. Nach DIN 867 dient ein Zahnstangenprofil für alle Räder als Bezugsprofil. Das geradflankige Profil der
Zahnstange eignet sich für die Festlegung der geometrischen Grundgrößen. Das Bezugsprofil ist dabei so
aufgebaut, daß die Räder einer Paarung das gleiche Bezugsprofil haben. Werden die Zahnköpfe des
Bezugsprofils um das Kopfspiel 
verlängert, dann wird das Bezugsprofil auch als Werkzeugprofil aufgefaßt.
Es schneidet oder walzt dann allerdings das Gegenprofil ein. Die folgenden genormten Werkzeugbezugsprofile
stehen Ihnen für die Berechnung zur Verfügung und können über die folgende Listbox ausgewählt
werden:
Hinweis: Wenn Sie in der Listbox „Eigene Eingabe“ wählen, werden der Kopfrundungsradius, die Kopfhöhe und die Fußhöhe aktiviert. Sie können so das Werkzeugbezugsprofil individuell vorgeben und Sonderverzahnungen realisieren.
Wählen Sie das Werkzeug „Schneidrad“ aus, dann wird die Listbox „Kopfform“ freigeschaltet. Wählen Sie den „Vollradius“ oder „Radius mit Geraden“ aus.
Eine Herstellung von Werkstücken mit exakten Nennmaßen ist unmöglich. Abweichungen vom theoretischen Sollmaß müssen daher zugelassen werden. In vielen Anwendungsgebieten müssen Ritzel und Räder einer Paarung unabhängig voneinander gefertigt und ohne Anpaßarbeit miteinander gepaart, d.h. auch einzeln ausgetauscht werden können.
Die Qualität ist nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten in Abhängigkeit vom Verwendungszweck und somit vom Fertigungsverfahren festzulegen. In den DIN-Verzahnungsnormen werden die qualitativen Grenzen für die einzelnen Abweichungen in 12 Verzahnungsqualitäten festgelegt und in der Reihenfolge steigender Genauigkeit von 12 bis 1 bezeichnet. Die Qualität 1 bezeichnet dabei die feinste Genauigkeit, die Qualität 12 die gröbste Genauigkeit. Die Verzahnungsqualitäten 1 bis 4 werden vorwiegend für Lehrzahnräder verwendet, die Klassen 5 bis 12 für Getrieberäder. Die folgende Abbildung zeigt einen Überblick über die Herstellungsverfahren in Abhängigkeit von der Qualität (Abbildung aus: Niemann, G.: Maschinenelemente, Bd. 2, Getriebe allgemein, Zahnradgetriebe-Grundlagen, Stirnradgetriebe, 1989, S. 73, Bild 21.4/1.).
Anhaltswerte für die Wahl von Verzahnungsqualität, Toleranzklasse von Verzahnungen aus Metallen und Kunststoffen:
| Verzahnungen aus Metall1
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 | Bearbeitung | Qualität | Toleranzfeld |
| bis m/s | der Zahnflanken | (Genauigkeit) | DIN 3967 |
| 0,8 | gegossen, roh | 12 | 2x30 |
| 0,8 | geschruppt | 11 oder 10 | 29 oder 28 |
| 2 | schlichtgefräst | 9 | 27 |
| 4 | schlichtgefräst | 8 | 26 |
| 8 | feingeschlichtet | 7 | 25 |
| 12 | geschabt oder geschliffen | 6 | 24 |
| 20 | feingeschliffen | 5 | 23 |
| 40 | feinstbearbeitet | 4 oder 3 | 22 |
| 60 | feinstbearbeitet | 3 | 22 oder 21 |
| Verzahnungen aus spritzgegossenen Kunststoffen1
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| Anwendung | d | Qualität | Toleranzfeld |
| in mm | (Genauigkeit) | DIN 3967 | |
| Getriebe mit hohen Anforderungen | bis 10 | 9 | 27 |
| Getriebe mit hohen Anforderungen | 10 bis 50 | 10 | 28 |
| Getriebe mit normalen Anforderungen | 10 bis 50 | 11 | 29 |
| Getriebe mit geringen Anforderungen | bis 280 | 12 | 2 x 30 |
| Spanend hergestellte Verzahnungen aus Kunststoff1
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| Getriebe mit hohen Anforderungen | bis 10 | 8 | 25 bis 27 |
| Getriebe mit hohen Anforderungen | 10 bis 50 | 9 | 26 bis 28 |
| Getriebe mit normalen Anforderungen | bis 50 | 10 | 27,28 |
| Getriebe mit normalen Anforderungen | 50 bis 125 | 11 | 27,28 |
| Getriebe mit geringen Anforderungen | bis 280 | 12 | 28 |
| 1 Tabelle aus: Karl-Heinz Decker: Maschinenelemente: Gestaltung und Berechnung, 1992, S. 512,
Tab.: 23.3
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Wählen Sie nun im Berechnungsmodul aus der Listbox eine Qualität zwischen 1 und 12 aus.
Der Aufbau des Passungssystems für Verzahnungen ist dem System für Rundpassungen sehr ähnlich. In dem
DIN-Getriebe-Paßsystem kennzeichnet man den Abstand des Toleranzfeldes vom Nennmaß mit einem
Buchstaben, seine Breite mit einer Zahl. Bei Verzahnungen gibt es nur Spielpassungen, deshalb kommen nur
die Buchstaben h bis a vor.
Wählen Sie in der Listbox den Eintrag „eigene Eingabe“, dann wird das Eingabefeld für die Zahndickenabmaße freigeschaltet und Sie haben dadurch die Möglichkeit, Ihre individuellen Daten festzulegen.
Infolge einer größeren Ausdehnung der Zahnräder als Wärmequelle gegenüber dem Gehäuse ist ohne
elastische Elemente kein spielfreier Einbau möglich. Es müssen deshalb die Zahndickenabmaße so festgelegt
werden, daß kein Klemmen der Zahnräder auftritt. Um dieses Klemmen der Zahnräder beim Betrieb zu
vermeiden, müssen die Zähne um einen Mindestbetrag - das obere Zahndickenabmaß 
- dünner als die
Nenn-Zahndicken sein. Die Verkleinerung der Zahndicken nennt man auch Zahndickenabmaß
.
Die Zähne von Außen- und Innenverzahnungen müssen negative Zahndickenabmaße aufweisen. So kann ein Flankenspiel erreicht werden. (Informationen zum Flankenspiel erhalten Sie in dem Kapitel 10.4.8 „Normalflankenspiel“.)
Die größte Zahndicke ist durch das obere Zahndickenabmaß 
, die kleinste Zahndicke durch das untere
Zahndickenabmaß 
begrenzt. Sämtliche Abmaße finden Sie später im Protokoll angezeigt (siehe Kapitel
10.8 „Dokumentation: Protokoll“).
Das Zahnweitenabmaß 
ist der Unterschied zwischen dem Ist- und Nennmaß der Zahnweite 
. Das
Istmaß der Zahnweite wird bei Außenräder durch negative Abmaße kleiner als das Nennmaß für den spielfreien
Eingriff. Wie auch bei dem Zahndickenabmaß gibt es hier ein oberes und ein unteres Zahnweitenabmaß, die mit
und 
definiert sind.
Die Zahndicke ist ein Bogenstück und kann nicht direkt gemessen werden. Deshalb werden unterschiedliche Meßverfahren genutzt. Die Zahndicke kann so auf verschiedene Weise gemessen werden:
Im Folgenden erhalten Sie nähere Informationen zu den häufig verwendeten flankenbezogenen Prüfgrößen:
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Die Zahnweite 
ist das Maß, daß sich zwischen zwei parallelen Ebenen ergibt, die je eine rechte und linke
Flanke über mehrere Zähne 
hinweg berühren. Bei Stirnrädern wird die Zahndicke am häufigsten mit Hilfe der
Zahnweite gemessen. Die Zahndicke kann durch manuelle Geräte sehr einfach erfasst werden. Der
Vorteil dabei ist auch, daß das Paßmaß bereits während einer Serienfertigung beeinflusst werden
kann.
Das Berechnungsmodul gibt Ihnen die Meßzähnezahl, also die Anzahl der Zähne, über die die Zahnweite zu messen ist, vor.
Über den „Schloß“-Button können Sie das Eingabefeld freischalten und einen eigenen Wert für die Meßzähnezahl angeben. Klicken Sie erneut auf den Button, wird der ursprüngliche Wert wieder eingesetzt.
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Das diametrale Prüfmaß 
ist bei einem Außenrad das größte äußere Maß. Dieses Maß wird über zwei
Meßkörper gemessen. Die Meßkörper sind dabei Kugeln (Diametrales Zweikugelmaß 
) oder Rollen
(Diametrales Zweirollenmaß 
), die in gegenüberliegende Zahnlücken gelegt werden. Die Prüfung mit Hilfe
der Meßkörper stellt eine sehr genaue Prüfmethode dar.
Bei den diametralen Prüfmaßen unterscheidet man:
Bei dem diametralen Zweikugelmaß 
ist bei einem Außenrad das größte äußere Maß. Dieses wird über
die zwei Kugeln gemessen, die in die am weitesten voneinander entfernten Zahnlücken gelegt werden. Beide
Kugeln müssen sich in der gleichen Ebene senkrecht zur Radachse befinden. Bei einem Hohlrad (siehe
Abbildung: „geradverzahntes Hohlrad mit ungerader Zähnezahl“) ist das diametrale Zweikugelmaß das
kleinste innere Maß zwischen zwei Kugeln. Der Durchmesser der Kugeln wird jeweils definiert mit
.
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Auch für die diametralen Prüfmaße gibt das Berechnungsmodul Ihnen den Kugeldurchmesser bereits vor.
Über den „Schloß“-Button können Sie das Eingabefeld freischalten und einen eigenen Wert für die Meßzähnezahl angeben. Klicken Sie erneut auf den Button, wird der ursprüngliche Wert wieder eingesetzt.
Hinweis: Alle Ergebnisse aus der Zahndicken-Sehnen-Messung, der Zahnweitenmessung sowie die diametralen Prüfmaße finden Sie in dem Protokoll unter „Prüfmaße“.
Um ein Klemmen der Räder zu vermeiden, muß zwischen den Flanken stets ein Spiel vorhanden sein. Wesentliche Einflußgrößen auf das Flankenspiel sind der Achsabstand und die Paßgrößen der Verzahnung. Das Getriebe-Paßsystem definiert die Abweichungen des Achsabstandes mit dem Flankenspiel. In dem Paßsystem der DIN wird nur ein Toleranzfeld des Achsabstandes angewendet. Beim Achsabstand werden die Abmaße für das „JS“-Feld angegeben. Diese entsprechen genau den ISO-Grundtoleranzen. Das Zahndickenabmaß, das Zahnweitenabmaß, der Achsabstand und die Flankenspiele sind voneinander abhängig. Mit der Änderung des Achsabstandes ändert sich dann auch das jeweilige Flankenspiel.
Wählen Sie in der Listbox die Option „Eigene Eingabe“, dann haben Sie die Möglichkeit, eigene Achsabstandsabmaße festzulegen. Betätigen Sie mit der „ENTER“-Taste Ihre Eingaben. Die Flankenspiele werden dann automatisch berechnet.
Das Achsabstandsmaß 
ist die zulässige Abweichung des Achsabstandes 
im Getriebe von
dem Nennmaß des Achsabstandes. Die Abmaße sind mit 
angegeben, um bei Getrieben mit
mehreren Achsen keine unzulässig großen Abweichungen von den Nennmaßen der Achsabstände zu
erhalten.
Eine Zahnradpassung muß so ausgelegt werden, daß sich zwei Zahnräder paaren lassen. Dabei muß ein definiertes für den Lauf erforderliches und günstiges Flankenspiel sichergestellt werden. Da Getriebe nicht frei von Abweichungen hergestellt werden können, muß zwischen den Flanken stets Spiel vorhanden sein. Um daher ein Klemmen der Zahnräder zu vermeiden, ist ein Flankenspiel notwendig. Bei den Flankenspielen unterscheidet man zwischen:
Die Größe des Flankenspiels hängt, von Verzahnungsfehlern abgesehen, von der Zahndicke und vom
Achsabstand der Räder ab. Das DIN-System geht von einem konstanten Achsabstand aus und schafft die
verschiedenen Flankenspiele durch eine Änderung der Zahndicke. Das Flankenspiel zwischen den
Evolventenflanken gleicht Abweichungen der Zahndicken, des Achsabstandes, der Zahnform usw. aus. Dieses
wird nachträglich durch die Zahndicken- bzw. Zahnweitenabmaße verwirklicht. Das Flankenspiel ist am größten
beim untersten Zahndickenabmaß 
und am kleinsten beim oberen Zahndickenabmaß 
. Neben
Zahndicken- und Achsabstandsabmaß wird das Flankenspiel auch durch die Fehler der Teilung und der
Flankenform beeinflußt.
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Das Verdrehflankenspiel 
ist das auf den Wälzkreis bezogende Spiel. Das Verdrehflankenspiel ist
die Länge des Wälzkreisbogens, um den sich ein Rad gegenüber dem anderen Rad verdrehen
läßt.
Das Radialspiel ist die Differenz des Achsabstandes zwischen dem Betriebszustand und dem Zustand
des spielfreien Eingriffes. Das Radialspiel 
ist bei sehr kleinen Moduln (m 
0,6 mm) von
Bedeutung.
Ein besonderes Highlight des Berechnungsmoduls ist die Darstellung der exakt berechneten Zahnform mit Animation / Simulation des Zahneingriffs. Für diese Darstellung können die kleinsten, mittleren und größten Abmaße für die Zahndicken und den Achsabstand gewählt werden.
Wenn Sie die Geometrie für das Stirnradpaar definieren, können Sie sich die dazugehörige Zahnform detailliert
jederzeit im Ausschnitt oder in der Totale über den Button „Zahnform“ ansehen. Über die einzelnen
Button, wie zum Beispiel „Geometrie“ oder „Werkzeug“, gelangen Sie wieder in die entsprechenden
Hauptmasken.
Hinweis: Bitte beachten Sie, daß die Daten in der Zahnform in die spätere DXF-Ausgabe und in die CAD-Erzeugung übernommen werden. Wenn Sie zum Beispiel in der Zahnform das Zahndickenabmaß oder das Achsabstandsabmaß verändern, so wird jeweils die letzte Einstellung, die Sie an der Zahnform vornehmen, in die „DXF-Ausgabe“ oder das Integrationsmodul „SolidKiss_nG“ übertragen. Alle weiteren Informationen zum 2D DXF-Format und zu SolidKiss_nG erhalten Sie in dem Kapitel 10.11 „Button CAD“.
Klicken Sie auf den Button „Zahnform“. Das gesamte Stirnradpaar wird dargestellt.
Hinweis: Bitte beachten Sie, daß Sie nur in der Darstellung des Zahneingriffs, das Zahnspiel und die Eingriffsverhältnisse überprüfen können. Nähere Informationen finden Sie hier in dem folgenden Kapitel 10.5.2 „Darstellung des Zahneingriffs“.
Klicken Sie auf den Button „Ausschnitt“.
Die Zahnform wird vergrößert dargestellt. Jetzt sehen Sie einen detaillierten Zahneingriff. Wenn Sie auf den Button „Totale“ klicken, erhalten Sie wieder die Darstellung des gesamten Stirnradpaares.
Hinweis: Wenn Sie sich in der „Darstellung des Zahneingriffs“ befinden, dann haben Sie die Möglichkeit, mit Hilfe der Zahndicken-, Kopfkreis- sowie der Achsabstandsabmaßen, das Zahnspiel sowie den Eingriff der Zahnräder näher zu betrachten und den Einfluß der genannten Größen detailliert zu untersuchen. Alle weiteren Funktionen in der Maske „Zahnform“ finden Sie in dem nun folgenden Abschnitt.
Geben Sie hier für die Drehung des Stirnradpaares einen Drehwinkel ein.
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Klicken Sie auf einen der beiden Pfeile, erfolgt eine kontinuierliche Drehung der Stirnräder.
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Klicken Sie auf den Button „Ausschnitt“.
Der Zahneingriff wird detailliert angezeigt.
Sie haben jetzt die Möglichkeit, das bereits in der Hauptmaske „Abmaße“ angegebene Zahndickenabmaß hier innerhalb der Toleranzgenzen zu verändern. Diese Veränderungen werden Ihnen sofort in dem Darstellungsfenster angezeigt.
Für die Darstellung des Zahneingriffs können die unteren, mittleren und oberen Abmaße für die Zahndicke für Rad 1 und Rad 2 gewählt werden.
Die beiden Pfeile kennzeichnen das untere und das obere Abmaß. Bei der jeweils aktiven Eingabe wird der Pfeil grau hinterlegt. Klicken Sie also auf den linken Pfeil, erhalten Sie die Darstellung mit dem unteren Zahndickenabmaß. Der rechte Pfeil liefert Ihnen die Ansicht mit dem oberen Zahndickenabmaß. Der mittlere Button zeigt Ihnen im Darstellungsfenster das mittlere Zahndickenabmaß an. Beim ersten Aufruf der Zahnform erhalten Sie standardmäßig das mittlere Zahndickenabmaß.
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Hinweis: Geben Sie verschiedene Werte ein, die größer oder kleiner als das obere und untere
Zahndickenabmaß sind, dann werden automatisch wieder die ursprünglichen Zahndickenabmaße
eingesetzt.
Klicken Sie auf den Button „Ausschnitt“.
Der Zahneingriff wird detailliert angezeigt.
Sie haben jetzt die Möglichkeit, das bereits in der Hauptmaske „Abmaße“ angegebene Kopfkreisabmaß hier innerhalb der Toleranzgenzen zu verändern. Diese Veränderungen werden Ihnen sofort in dem Darstellungsfenster angezeigt.
Für die Darstellung des Zahneingriffs können die unteren, mittleren und oberen Abmaße für den Kopfkreis für Rad 1 und Rad 2 gewählt werden.
Die beiden Pfeile kennzeichnen das untere und das obere Abmaß. Bei der jeweils aktiven Eingabe wird der Pfeil grau hinterlegt. Klicken Sie also auf den linken Pfeil, erhalten Sie die Darstellung mit dem unteren Kopfkreisabmaß. Der rechte Pfeil liefert Ihnen die Ansicht mit dem oberen Kopfkreisabmaß. Der mittlere Button zeigt Ihnen im Darstellungsfenster das mittlere Kopfkreisabmaß an. Beim ersten Aufruf der Zahnform erhalten Sie standardmäßig das mittlere Kopfkreisabmaß.
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Hinweis: Geben Sie verschiedene Werte ein, die größer oder kleiner als das obere und untere Kopfkreisabmaß
sind, dann werden automatisch wieder die ursprünglichen Kopfkreisabmaße eingesetzt.
Klicken Sie auf den Button „Ausschnitt“.
Der Zahneingriff wird detailliert angezeigt.
Sie haben jetzt die Möglichkeit, das bereits in der Hauptmaske „Abmaße“ angegebene Achsabstandsabmaß hier innerhalb der Toleranzgenzen zu verändern. Diese Veränderungen werden Ihnen sofort in dem Darstellungsfenster angezeigt. So können Sie den Lauf der Zahnräder mit den unterschiedlichen Achsabständen anschaulich untersuchen.
Für die Darstellung des Zahneingriffs können die unteren, mittleren und oberen Abmaße für den Achsabstand für Rad 1 und Rad 2 gewählt werden.
Die beiden Pfeile kennzeichnen das untere und das obere Abmaß. Bei der jeweils aktiven Eingabe wird der Pfeil grau hinterlegt. Klicken Sie auf den linken Pfeil, erhalten Sie die Darstellung mit dem unteren Achsabstandsabmaß. Der rechte Pfeil liefert Ihnen die Ansicht mit dem oberen Achsabstandsabmaß. Der mittlere Button zeigt Ihnen im Darstellungsfenster das mittlere Achsabstandsabmaß an. Beim ersten Aufruf der Zahnform erhalten Sie standardmäßig das mittlere Achsabstandsabmaß.
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Hinweis: Geben Sie verschiedene Werte ein, die größer oder kleiner als das obere und untere
Achsabstandsabmaß sind, dann werden automatisch wieder die ursprünglichen Achsabstandsabmaße
eingesetzt.
Das Berechnungsmodul enthält ein Meldungsfenster. Hier erhalten Sie alle Informationen, Warnungen und Hinweise. Alle Informationen, die Ihnen hier angezeigt werden, finden Sie auch später im Berechnungsprotokoll. Dieses können Sie über den Button „Protokoll“ zum Abschluß Ihrer Berechnung aufrufen.
Bewegen Sie den Mauszeiger über ein Eingabefeld oder über einen Button, so erhalten Sie zusätzliche Informationen, die Ihnen in der Kurzhilfe angezeigt werden.
Die wichtigsten Ergebnisse, zum Beispiel die Sicherheiten für Fuß und Flanke oder die Profilüberdeckung, werden Ihnen bereits während der Eingabe Ihrer Daten berechnet und übersichtlich im Ergebnisfeld angezeigt. Das bedeutet, es wird nach jeder abgeschlossenen Eingabe sofort neu durchgerechnet.
Wenn Sie auf den Button „Berechnen“ klicken, werden Ihre Eingaben bestätigt, die Ergebnisse sofort berechnet und im Ergebnisfeld angezeigt. Sie können auch mit der „ENTER“- oder „Tab“- Taste Ihrer Tastatur die Eingaben bestätigen. Ihre Eingaben werden auch übernommen, sobald Sie in ein neues Eingabefeld klicken.
Nach Abschluß Ihrer Berechnung können Sie ein Protokoll erzeugen. Klicken Sie dazu auf den Button „Protokoll“.
Das Protokoll öffnet sich.
Das Protokoll enthält ein Inhaltsverzeichnis. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell aufrufen. Es werden Ihnen alle Eingaben sowie Ergebnisse aufgeführt. Das Protokoll steht Ihnen im HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu öffnen.
Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAssistant-Server oder lokal auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.
Haben Sie die Option „lokal“ im Project Manager und im Berechnungsmodul aktiviert, so öffnet sich der
Windows-Dialog zum Speichern der Berechnung auf Ihrem Rechner.
Hinweis: Um die Option „Lokales Speichern“ zu aktivieren, darf kein Berechnungsmodul geöffnet sein.
Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern.
Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“. Klicken Sie anschließend im Project Manager auf den Button „Aktualisieren“, Ihre gespeicherte Berechnung wird in dem Listenfenster „Dateien“ angezeigt.
Mit dem Button „Zurück“ (linker Pfeil) können Sie vorhergegangene Eingaben zurücksetzen.
Wenn Sie eine rückgängiggemachte Eingabe wiederherstellen wollen, dann klicken Sie auf den Button „Vorwärts“(rechter Pfeil).
In der obersten Zeile des Berechnungsmoduls finden Sie den Button „CAD“.
Auf der Basis Ihrer Berechnung lassen sich über diesen Button „CAD“ Stirnräder in einem DXF-Format oder
über das Intergrationsmodul SolidKiss_nG in einem 3D-CAD-System, wie zum Beispiel SolidWorks oder Solid
Edge, erzeugen.
Hinweis: Um das Erzeugen von CAD-Daten auf Ihrem Rechner zu erlauben, müssen Sie im Project Manager
die Option „Lokales Speichern von Dateien ermöglichen“ aktivieren.
Im Folgenden erhalten Sie Informationen zur DXF-Ausgabe für exakte Zahnformen sowie zum Integrationsmodul SolidKiss_nG.
Klicken Sie im Berechnungsmodul auf den Button „CAD“, anschließend auf den Menüpunkt „DXF-Ausgabe“. Damit kann die exakte Zahnform von beliebigen evolventischen Verzahnungen im 2D DXF-Format mit den unterschiedlichen Einstelloptionen generiert werden.
Ein neues Fenster öffnet sich.
Für die DXF-Ausgabe sind die folgenden Einstelloptionen möglich:
Wenn Sie Ihre Einstellungen angepaßt haben, dann klicken Sie auf den Button „OK“. Ein Windows-Dialog zum
Speichern der Datei öffnet sich.
Sie können die DXF-Datei jetzt auf Ihren Rechner speichern. Geben Sie einen Dateinamen ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“. Die Dateiendung „dxf“ müssen Sie hier nicht angeben, da diese automatisch an den Dateinamen angehängt wird.
Auf Basis Ihrer Berechnung können mit dem Integrationsmodul SolidKiss_nG schräg- und geradverzahnte
Stirnräder (außen- und innenverzahnt) featurebasiert im 3D automatisch erstellt werden. Toleranzen,
Kopfkantenbruch und Profilverschiebung werden mit berücksichtigt und es wird die exakte Zahnform
modelliert.
Klicken Sie im eAssistant-Berechnungsmodul auf den Button „CAD“, anschließend auf „SolidKiss_nG Interface“.
Öffnen Sie jetzt ein CAD-System. Über einen integrierten Menüpunkt „SolidKiss_nG“ im CAD-System können Sie mit der Generierung der berechneten Stirnräder starten.
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Zu den entsprechenden 2D-Ableitungen der Zahnräder können jederzeit per Mausklick auch die Herstelldaten
auf eine Zeichnung plaziert werden.
Hinweis: Benötigen Sie nähere Informationen zu unserer 3D-CAD-Integration SolidKiss_nG, so können Sie
sich jederzeit gern an uns wenden. Weitere Einzelheiten erfahren Sie auch über unsere Webseite
www.eAssistant.de oder in dem Hilfe-Manual SolidKiss_nG.
Klicken Sie auf den Button „Einstellungen“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.
Ein neues Fenster öffnet sich.
Diese Option gibt Ihnen die Möglichkeit, die folgenden Standardeinstellungen im Berechnungsmodul zu ändern:
Benötigen Sie Hilfe, klicken Sie auf den Button „Hilfe“.
Sie gelangen jeweils direkt in das Hilfekapitel des Berechnungsmoduls.
= 10; Zahn 1: 
=
0,5; Zahn 2: 
= 0; Zahn 3: 
= -0,5
: Das Flankenspiel ist ein Spiel zwischen den Evolventenflanken und gleicht
Abweichungen der Zahndicken, des Achsabstandes, der Zahnform usw. aus. Um ein Klemmen
der Zahnräder und um Herstellungs- oder Einbauungenauigkeiten zu vermeiden, ist ein
Flankenspiel notwendig. Dieses wird nachträglich durch die Zahndicken- bzw. Zahnweitenabmaße
verwirklicht. Siehe dazu auch Kapitel 
