Aufgabenstellung
Vorgaben für Aufgabe Nr. 2
Nennleistung 9 kW
Eingangsdrehzahl 1000 U/min
Ausgangsdrehzahl 325 U/min
Betriebsfaktor 1,5
Axialkraft 800 N
• Betriebsfaktor = Anwendungsfaktor
• Zahnradwerkstoff: Einsatzstahl, einsatzgehärtet (mit unterem Festigkeitswert)
• Wellenwerkstoff: E295
• Zahnräder sitzen bei ca. 1/3 des Lagerabstandes auf der Seite der
Momenteneinleitung
• An- und Abtriebswelle mit Absatz und Passfeder
• Lagerung über Kugellager mit mind. Lebensdauer von 100.000 Std.
• Passfederform: Rundstirnig
• Dichtung: Radialwellendichtringe
• Es ist ein genormter Achsabstand zu wählen
• Axialkraft wirkt an beiden Wellen
• Bei einer Übersetzungstoleranz von ± 3%
Inhaltsverzeichnis
1. Verzeichnis der Formelzeichen und Abkürzungen
2. Aufgabenstellung
3. Entwurfsberechnung der Wellen, Zahnräder, Paßfedern, Wälzlager
3.1 Ermittlung der Nenndrehmomente
3.2 Überschlägige Ermittlung der Wellendurchmesser
3.3 Überschlägige Ermittlung des Moduls m der Zahnräder
3.4 Bestimmung des mindestens erforderlichen Fußkreisdurchmessers und der Zähnezahl (Zahnrad 1)
3.5 Ermittlung der Zähnezahl (Zahnrad 2)
3.6 Berechnung des Achsabstandes
3.7 Überprüfung des Übersetzungsverhältnisses
3.8 Abschätzung der Profilverschiebung und Beurteilung der Zulässigkeit
3.9 Abschätzung der Radialkraft am Zahnrad und Aufteilung auf die Wälzlager
3.10 Auswahl der Wälzlager und Berechnung der Lebensdauer
3.11 Berechnung und Auswahl der Paßfedern
3.12 Berechnung der Zahnkopf-, Zahnfuß- und Wälzkreisdurchmesser, Zahnradbreite, Sicherheitsabstände, Zahnradnabenbreite und Aufteilung der Profilverschiebung
4. Nachrechnung aller belasteten Teile auf
4.1 Durchbiegung und Lagerneigung für einen gemittelten Wellendurchmesser der Antriebswelle
4.2 Dauerfestigkeit der Antriebswelle
4.3 Festlager und Loslager
5. Zeichnungen
5.1 Explosionszeichnung der Antriebsbaugruppe
5.2 Antriebswellen
6. Konstruktionsbeschreibung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit hat zum Ziel, den Entwurf einer Zahnradstufe unter Berücksichtigung definierter technischer Vorgaben (Nennleistung, Drehzahlen, Betriebs- und Belastungsfaktoren) durchzuführen. Es wird die methodische Auslegung von Wellen, Zahnrädern, Passfedern und Wälzlagern dokumentiert sowie eine rechnerische Nachweisführung hinsichtlich Dauerfestigkeit und Lebensdauer erbracht.
- Dimensionierung und Berechnung von Zahnrad-Geometrieparametern
- Berechnung von Wellenbelastungen und Lagerreaktionen
- Wälzlager-Auswahl und Lebensdaueranalyse
- Nachrechnung der Festigkeit und Durchbiegung
- Konstruktive Umsetzung in technischen Zeichnungen
Auszug aus dem Buch
3.1 Ermittlung der Nenndrehmomente
Es gilt für das Drehmoment(Torsionsmoment): Mt = P / ω
Aus ω = 2 · π · n ergibt sich die Gleichung: Mt = 9550 · P / n
Mt nenn1 = 9550 · 9kW / 1000 U/min = 85,95 Nm
Mt nenn2 = 9550 · 9kW / 325 U/min = 264,46 Nm
Zusammenfassung der Kapitel
1. Verzeichnis der Formelzeichen und Abkürzungen: Auflistung aller verwendeten physikalischen Größen, Einheiten und deren Definitionen im Kontext der Konstruktionslehre.
2. Aufgabenstellung: Definition der technischen Rahmenbedingungen und Anforderungen, wie Nennleistung, Drehzahlen und betriebstechnische Vorgaben für den Entwurf.
3. Entwurfsberechnung der Wellen, Zahnräder, Paßfedern, Wälzlager: Detaillierte rechnerische Auslegung aller Komponenten basierend auf dem Regelwerk von Roloff/Matek.
4. Nachrechnung aller belasteten Teile auf: Überprüfung der konstruierten Bauteile hinsichtlich Durchbiegung, Dauerfestigkeit und Lagerlebensdauer zur Gewährleistung der Betriebssicherheit.
5. Zeichnungen: Dokumentation der konstruktiven Ergebnisse durch eine Explosionszeichnung der Antriebsbaugruppe sowie detaillierte Fertigungszeichnungen der Antriebswellen.
6. Konstruktionsbeschreibung: Zusammenfassende Erläuterung des methodischen Vorgehens und der getroffenen Entwurfsentscheidungen während des Konstruktionsprozesses.
Schlüsselwörter
Zahnradstufe, Konstruktion, Wellenberechnung, Zahnradgeometrie, Torsionsmoment, Wälzlager, Lebensdauer, Dauerfestigkeit, Passfedern, Profilverschiebung, Antriebswelle, Maschinenelemente, Fertigungsgerechte Auslegung, Achsabstand, Übertragungsleistung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der konstruktiven Auslegung und rechnerischen Dimensionierung einer Zahnradstufe unter Berücksichtigung spezifischer technischer Betriebsparameter.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Berechnung von Zahnradgeometrien, der Bestimmung von Wellendurchmessern, der Auswahl von Wälzlagern sowie der Festigkeitsnachrechnung der gesamten Baugruppe.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist der regelkonforme Entwurf einer Zahnradstufe, der alle mechanischen Anforderungen erfüllt und durch detaillierte Berechnungen sowie technische Zeichnungen belegt wird.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden klassische ingenieurwissenschaftliche Berechnungsmethoden angewandt, insbesondere basierend auf der Fachliteratur von Roloff/Matek für Maschinenelemente.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die schrittweise Dimensionierung aller Komponenten – von der Drehmomentermittlung über die Profilverschiebung bis hin zur finalen Überprüfung der Lagerlebensdauer.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zahnradstufe, Wellenberechnung, Maschinenelemente, Dauerfestigkeit, Wälzlagerlebensdauer und Konstruktionslehre sind die entscheidenden Begriffe.
Wie wurde die Wahl der Wälzlager begründet?
Die Auswahl erfolgte nach Tabellenbuch-Vorgaben, wobei darauf geachtet wurde, dass die Lager an der Momenteneinleitungsseite als Loslager und die rechten Lager als Festlager fungieren, um eine Lebensdauer von mindestens 100.000 Stunden zu erreichen.
Warum ist die Profilverschiebung für die Konstruktion relevant?
Die Profilverschiebung wird genutzt, um einen normgerechten Achsabstand zu erzielen und die geometrischen Bedingungen der Zahnräder innerhalb des zulässigen Bereichs zu optimieren.
- Arbeit zitieren
- Christian Popall (Autor:in), 2009, Entwurf einer Zahnradstufe, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/143281
