Entwurf und Berechnung einer Zahnradstufe mit zwei Zahnrädern.
Diese Hausarbeit umfasst die Berechnung und Konstruktion der An- und Abtriebswellen, der Lager, Dichtungen und Passfederverbindungen sowie der Zahnräder eines Zahnradgetriebes.
Inhaltsverzeichnis
1. Aufgabenstellung
2. Entwurfsberechnungen
2.1 Nenndrehmomente
2.2 Wellendurchmesser
2.3 Modul der Zahnräder
2.4 Fußkreisdurchmesser und Zähnezahl des ersten Zahnrades
2.5 Zähnezahl des zweiten Zahnrades
2.6 Achsabstand und Profilverschiebung
2.7 Radialkraft und Wälzlageraufteilung
2.8 Wälzlagerauswahl und Lebensdauer
2.8.1 Antriebswelle
2.8.2 Abtriebswelle
2.9 Passfederauswahl und Passfederlänge
2.9.1 Antriebszapfen
2.9.2 Antriebszahnrad
2.9.3 Abtriebszapfen
2.9.4 Abtriebszahnrad
3. Zahnradparameter
3.1 Zahnradbreite
3.2 Profilverschiebung
3.3 Kopfkreisdurchmesser
3.4 Zahnfußdurchmesser
3.5 Wälzkreisdurchmesser
4. Nachrechnung belasteter Bauteile
4.1 Durchbiegung
4.2 Lagerneigung
4.3 Dauerfestigkeit
4.4 Festlagerberechnung der Antriebswelle
4.5 Festlagerberechnung der Abtriebswelle
5. Stückliste
6. Zeichnungen
7. Konstruktionsbeschreibung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der detaillierten Berechnung und konstruktiven Auslegung einer Zahnradstufe unter Einhaltung spezifischer technischer Vorgaben. Ziel ist die dimensionierungsgerechte Bestimmung von Wellen, Lagern, Zahnrädern sowie Passfederverbindungen unter Berücksichtigung von Funktionssicherheit, fertigungsgerechter Gestaltung und Normkonformität.
- Berechnung von Nenndrehmomenten und Wellendurchmessern
- Auslegung der Zahnradgeometrie und Profilverschiebung
- Bestimmung der Wälzlagerlebensdauer und Lastverteilung
- Dimensionierung von Passfederverbindungen
- Festigkeitsnachweis (Dauerfestigkeit) der belasteten Bauteile
Auszug aus dem Buch
2.4 Fußkreisdurchmesser und Zähnezahl des ersten Zahnrades
Der mindest erforderliche Fußkreisdurchmesser df des Ritzels wird ermittelt durch:
df ≥ dshl + 2·(t2 + 2,5·m)
Der Durchmesser wird dabei mit dshl=50mm und der Nuttiefe t2=3,8mm nach DIN 6885 (SB 9 Arbeitsblatt 2.6.1) gewählt. Somit ergibt sich für den mindest erforderlichen Fußkreisdurchmesser:
df ≥ 50mm + 2·(3,8mm + 2,5·3mm) df ≥ 72,6 mm
Der Fußkreisdurchmesser des Ritzels darf einen Durchmesser von 72,6mm nicht unterschreiten.
Daraus erfolgt für die angenäherte Ermittlung der Mindestzähnezahl:
z1 ≥ (df + 2·1,25·m) / m
z1 ≥ (72,6 mm + 2·1,25·3mm) / 3mm
z1 ≥ 26,7 Zähne
Die Zähnezahl für das Ritzel wird mit 27 Zähnen festgelegt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Aufgabenstellung: Definition der technischen Parameter und Anforderungen für die Auslegung des Zahnradgetriebes.
2. Entwurfsberechnungen: Umfassende Ermittlung der geometrischen und mechanischen Kenngrößen wie Drehmomente, Zähnezahlen, Achsabstände und Lagerbelastungen.
3. Zahnradparameter: Spezifizierung der exakten Abmessungen und Geometriedaten der Zahnräder einschließlich Profilverschiebung.
4. Nachrechnung belasteter Bauteile: Durchführung von Festigkeitsnachweisen zur Überprüfung der Dauerfestigkeit und Verformung der Antriebs- und Abtriebskomponenten.
5. Stückliste: Auflistung aller verwendeten Bauteile mit Norm-Bezeichnungen und Werkstoffangaben.
6. Zeichnungen: Verweis auf die technischen Detailzeichnungen der Antriebsbaugruppe.
7. Konstruktionsbeschreibung: Zusammenfassende Erläuterung der konstruktiven Entscheidungen und des Dimensionierungsprozesses.
Schlüsselwörter
Zahnradstufe, Getriebekonstruktion, Wellendurchmesser, Modul, Wälzlager, Lebensdauerberechnung, Passfeder, Dauerfestigkeit, Profilverschiebung, Antriebswelle, Abtriebswelle, Achsabstand, Bauteilauslegung, Festlager, Loslager
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit dokumentiert die ingenieurtechnische Berechnung und Konstruktion einer Zahnradstufe basierend auf vorgegebenen Leistungsparametern.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen in der Dimensionierung von Antriebs- und Abtriebswellen, der Bestimmung von Zahnradgeometrien sowie der Nachrechnung der Bauteilfestigkeit.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Erstellung einer konstruktiv sicheren und normgerechten Auslegung, die alle Anforderungen hinsichtlich Lastaufnahme und Betriebsdauer erfüllt.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden klassische maschinenbauliche Berechnungsverfahren zur Auslegung von Getriebeelementen nach gängigen Normen (DIN) und Studienbrief-Vorgaben angewendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die schrittweisen Berechnungen von Nenndrehmomenten, Zähnezahlen, Lagerlebensdauern und Sicherheitsnachweisen gegen Dauerbruch durchgeführt.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Zahnradstufe, Wellenauslegung, Festigkeitsnachweis und Wälzlagerlebensdauer beschreiben.
Warum wurde für das Ritzel eine Zähnezahl von 27 gewählt?
Die Wahl basiert auf der Ermittlung des Mindestfußkreisdurchmessers, um eine ausreichende Wellenstabilität zu gewährleisten, woraus rechnerisch mindestens 26,7 Zähne resultierten.
Sind die gewählten Wälzlager ausreichend dimensioniert?
Ja, die berechnete Lebensdauer der Kugellager liegt deutlich über der geforderten Mindestdauer von 10.000 Stunden.
Welchen Einfluss hat die Profilverschiebung auf das Getriebe?
Die Profilverschiebung wurde zur Optimierung des Achsabstandes und der Verzahnungsqualität eingesetzt, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Zahnrädern zu erzielen.
- Quote paper
- Andreas Buchta (Author), 2013, Entwurf einer Zahnradstufe. Berechnung und Konstruktion, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/213020
