Gegeben war die Aufgabenstellung eine Zahnradstufe zu berechnen und im Anschluss zu konstruieren. Hierzu wurden Daten und Konstruktionsanweisungen zur Verfügung gestellt.
Ergänzt wurden diese Informationen durch die Werke von Roloff/Matek (Maschinenelemente), Hoischen/Hesser (Technisches Zeichnen) und das Tabellenbuch Metall.
Begonnen wurde die Berechnung mit der überschlägigen Ermittlung der Wellendurchmesser und des Moduls der Zahnräder. Darauf aufbauend wurden die Werte für den Fußkreisdurchmesser und die Zähnezahl ermittelt. Im Anschluss wurde der optimale Achsabstand ermittelt und die Auswahl der Kugellager getroffen. Die Berechnung der Lebensdauer erfolgte im Anschluss. Die Berechnung der Zahnräder erfolgte über die Werte des Zahnkopf-, Zahnfuß- und Wälzkreisdurchmessers, der Zahnbreite, Zahnradnabenbreite und Aufteilung der Profilverschiebung. Parallel wurden per CAD-Software die Wellen und Zahnräder konstruiert.
Nach der Konstruktion wurden die Durchbiegung und die Lagerneigung berechnet, die Dauerfestigkeit der Antriebswelle ermittelt und die maximalen Betriebstunden der Lager ermittelt.
Die 3D-Zeichnungen wurden in Werkstattzeichnungen abgewandelt und eine Stückliste erstellt.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Aufgabenstellung
- 2 Entwurfsberechnung
- 2.1 Ermittlung der Nenndrehmomente
- 2.2 Überschlägige Ermittlung der Wellendurchmesser
- 2.3 Überschlägige Ermittlung des Moduls der Zahnräder
- 2.4 Bestimmung des mindestens erforderlichen Fußkreisdurchmessers und der Zähnezahl (Zahnrad 1)
- 2.5 Ermittlung der Zähnezahl (Zahnrad 2)
- 2.6 Berechnung des Achsabstands
- 2.7 Abschätzung der Radialkraft am Zahnrad und Aufteilung auf die Wälzlager
- 2.8 Auswahl der Wälzlager und Berechnung der Lebensdauer
- 2.9 Berechnung und Auswahl der Passfedern
- 2.10 Berechnung der Zahnkopf-, Zahnfuß- und Wälzkreisdurchmesser, Zahnbreite, Zahnradnabenbreite und Aufteilung der Profilverschiebung
- 2.11 Gleichmäßige Aufteilung der Profilverschiebung auf Zahnkopf- und Zahnfußdurchmesser
- 3 Nachberechnung
- 3.1 Durchbiegung und Lagerneigung für einen gemittelten Wellendurchmesser der An- und Abtriebswelle
- 3.2 Dauerfestigkeit der Antriebswelle
- 3.3 Festlager und Loslager
- 4 Zeichnungen
- 5 Konstruktionsbeschreibung
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit dem Entwurf einer Zahnradstufe, die eine gegebene Leistung von einer Eingangsdrehzahl auf eine Ausgangsdrehzahl überträgt. Die Zielsetzung ist die vollständige konstruktive Auslegung der Zahnradstufe, inklusive der Berechnung relevanter Parameter und der Auswahl geeigneter Komponenten.
- Berechnung der Nenndrehmomente und Wellendurchmesser
- Ermittlung des Moduls und der Zähnezahlen der Zahnräder
- Berechnung des Achsabstands und Auswahl der Lager
- Auslegung der Passfedern und Berücksichtigung von Axialkräften
- Nachberechnung der Konstruktion hinsichtlich Durchbiegung und Dauerfestigkeit
Zusammenfassung der Kapitel
1 Aufgabenstellung: Dieses Kapitel definiert die Anforderungen an die zu entwerfende Zahnradstufe. Es werden die Nennleistung, die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen, der Betriebsfaktor, die Axialkraft und die Werkstoffe der Zahnräder und Wellen spezifiziert. Zusätzliche Anforderungen betreffen die Lagerlebensdauer, die Lagerung der Zahnräder, die Befestigung der Zahnräder auf den Wellen, die Abdichtung der Wellen und die Einhaltung der vorgegebenen Übersetzung. Die detaillierten Anforderungen bilden die Grundlage für die gesamte Entwurfs- und Berechnungsarbeit.
2 Entwurfsberechnung: Dieses Kapitel stellt den Kern der Arbeit dar und umfasst die Berechnung aller relevanten Parameter der Zahnradstufe. Ausgehend von den in Kapitel 1 definierten Vorgaben werden Schritt für Schritt die Nenndrehmomente, die Wellendurchmesser, das Modul der Zahnräder, die Zähnezahlen, der Achsabstand, die Lager und die Passfedern berechnet und ausgewählt. Die Berechnungen basieren auf bekannten Formeln und Normen. Es wird eine iterative Vorgehensweise verwendet, bei der die Ergebnisse aufeinander aufbauen und gegebenenfalls angepasst werden. Der Fokus liegt auf der Sicherstellung einer funktionsfähigen und robusten Zahnradstufe, die den Anforderungen entspricht.
3 Nachberechnung: In diesem Kapitel wird die in Kapitel 2 entworfene Zahnradstufe einer Nachberechnung unterzogen. Die Durchbiegung und Lagerneigung der Wellen werden für einen gemittelten Wellendurchmesser berechnet. Die Dauerfestigkeit der Antriebswelle wird überprüft, um sicherzustellen, dass sie den Betriebsbedingungen standhält. Die Auswahl der Fest- und Loslager wird ebenfalls validiert. Die Nachberechnung dient dazu, die Robustheit und Zuverlässigkeit der Konstruktion zu verifizieren und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen.
Schlüsselwörter
Zahnradstufe, Entwurfsberechnung, Nenndrehmoment, Wellendurchmesser, Modul, Zähnezahl, Achsabstand, Wälzlager, Passfeder, Dauerfestigkeit, Durchbiegung, Axialkraft, Übersetzung, Einsatzstahl, E295.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Dokument "Entwurf einer Zahnradstufe"
Was ist der Gegenstand dieses Dokuments?
Das Dokument beschreibt den Entwurf und die Berechnung einer Zahnradstufe, die eine gegebene Leistung von einer Eingangsdrehzahl auf eine Ausgangsdrehzahl umsetzt. Es beinhaltet die komplette konstruktive Auslegung, von der Berechnung relevanter Parameter bis zur Auswahl geeigneter Komponenten.
Welche Kapitel umfasst das Dokument?
Das Dokument gliedert sich in die Kapitel Aufgabenstellung, Entwurfsberechnung, Nachberechnung, Zeichnungen, Konstruktionsbeschreibung und Literaturverzeichnis. Die Entwurfsberechnung ist dabei das umfangreichste Kapitel und beinhaltet die schrittweise Berechnung aller wichtigen Parameter der Zahnradstufe.
Welche Berechnungen werden im Kapitel "Entwurfsberechnung" durchgeführt?
Im Kapitel "Entwurfsberechnung" werden unter anderem die Nenndrehmomente, die Wellendurchmesser, das Modul der Zahnräder, die Zähnezahlen, der Achsabstand, die Lager und die Passfedern berechnet und die passenden Komponenten ausgewählt. Die Berechnungen basieren auf bekannten Formeln und Normen und erfolgen iterativ.
Was wird in der "Nachberechnung" überprüft?
Die Nachberechnung überprüft die im Kapitel "Entwurfsberechnung" entworfene Zahnradstufe auf ihre Robustheit und Zuverlässigkeit. Es werden die Durchbiegung und Lagerneigung der Wellen, die Dauerfestigkeit der Antriebswelle und die Auswahl der Fest- und Loslager validiert.
Welche Zielsetzung verfolgt das Dokument?
Die Zielsetzung ist die vollständige konstruktive Auslegung der Zahnradstufe, inklusive der Berechnung relevanter Parameter und der Auswahl geeigneter Komponenten. Es soll eine funktionsfähige und robuste Zahnradstufe entworfen werden, die den vorgegebenen Anforderungen entspricht.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt des Dokuments?
Schlüsselwörter sind: Zahnradstufe, Entwurfsberechnung, Nenndrehmoment, Wellendurchmesser, Modul, Zähnezahl, Achsabstand, Wälzlager, Passfeder, Dauerfestigkeit, Durchbiegung, Axialkraft, Übersetzung, Einsatzstahl, E295.
Welche Eingangsdaten sind für den Entwurf der Zahnradstufe notwendig?
Die Aufgabenstellung spezifiziert die notwendigen Eingangsdaten, darunter Nennleistung, Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen, Betriebsfaktor, Axialkraft und Werkstoffe der Zahnräder und Wellen. Zusätzliche Anforderungen betreffen Lagerlebensdauer, Lagerung, Befestigung, Abdichtung und die Einhaltung der vorgegebenen Übersetzung.
Welche Methoden werden zur Berechnung der Zahnradstufe verwendet?
Das Dokument verwendet bekannte Formeln und Normen für die Berechnung der Zahnradstufe. Es wird eine iterative Vorgehensweise angewendet, bei der die Ergebnisse aufeinander aufbauen und gegebenenfalls angepasst werden.
- Citation du texte
- Sebastian Mosmann (Auteur), 2010, Berechnung einer Zahnradstufe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/182675
