Diese Arbeit befasst sich mit der Konstruktion einer Zahnradstufe. Es wird unter Berücksichtigung der Dauerfestigkeit und der Belastung ein Entwurf berechnet.
Inhaltsverzeichnis
3. Entwurfsberechnung
3.1 Entwurfsberechnung für die Gestaltung der Wellen
3.2 Entwurfsberechnung für die Gestaltung der Zahnräder
3.3 Entwurfsberechnung für die Gestaltung der Wälzlager
3.4 Entwurfsberechnung für die Gestaltung der Passfedern
3.4.1 Antriebswelle
3.4.2 Abtriebswelle
4. Detailberechnung der Zahnräder
5. Berechnung der Belastungen an der Antriebswelle
5.1 Dauerfestigkeit
5.2 Sicherheit gegen bleibende Verformung
5.3 Maximale Durchbiegung
5.4 Lagerneigung
6. Zeichnung Antriebsbaugruppe
7. Stückliste Antriebsbaugruppe
8. Zeichnung Antriebswelle
9. Konstruktionsbeschreibung
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die methodische Auslegung und konstruktive Gestaltung einer Zahnradstufe basierend auf vorgegebenen Leistungsparametern, um einen sicheren und langlebigen Betrieb unter Berücksichtigung mechanischer Belastungsgrenzen zu gewährleisten.
- Dimensionierung von Wellendurchmessern und Wälzlagern
- Geometrische Auslegung und Berechnung von Zahnrädern
- Auslegung von Passfederverbindungen zur Momentenübertragung
- Festigkeitsnachweise gegen Dauerbruch und bleibende Verformung
- Konstruktive Gestaltung und Montageüberlegungen
Auszug aus dem Buch
3.3 Entwurfsberechnung für die Gestaltung der Wälzlager
Für die Dimensionierung der Wälzlager muss als erstes die auftretenden Radial- und Tangentialkräfte berechnet werden.
Berechnung der Tangentialkräfte aus dem Drehmoment Mt
Ft = 2xMt / d (SB. 6, Formel 3.1)
Berechnung der Durchmesser d1 und d2
d1 = mt x z1 = 3 x 29 = 87 (SB. 6, Formel 4.3)
d2 = mt x z2 = 3 x 91 = 273
Daraus ergeben sich für Ft1 und Ft2 folgende Werte
Ft1 = 2xMt / d1 = 2x159160Nmm / 87mm = 3659N
Ft2 = 2xMt / d2 = 2x497390Nmm / 273mm = 3645N
Beide Tangentialkräfte sollten theoretisch identisch sein. Durch die Berechnung mit dem Drehmoment einer idealen Übersetzung kommt aber die errechnete Differenz zu Stande. Da sich Ft1 auf die Antriebswelle bezieht und diese die Kraft auf die Abtriebswelle weiter gibt, werde ich im weiteren Verlauf die Radialkräfte nur mit Ft1 berechnen.
Berechnung Radialkräfte für Gradstirnräder
Fr1 = Fr2 = Ft1 x tan ∝
Fr1 = Fr2 = 3659N x tan 20° = 1332N
Laut Aufgabenstellung sitzen die Zahnräder nach etwa dem ersten Drittel des Abstandes beider Lager zueinander. Dadurch verteilen sich auch die Radialkräfte zu 1/3 auf das erste Lager und zu 2/3 auf das zweite Lager.
Zusammenfassung der Kapitel
3. Entwurfsberechnung: Festlegung der grundlegenden Bauteildimensionen basierend auf Drehmomenten, Leistungsdaten und Betriebsfaktoren.
4. Detailberechnung der Zahnräder: Bestimmung der geometrischen Kenngrößen wie Teil-, Kopf- und Fußkreisdurchmesser für die gewählte Zahnradpaarung.
5. Berechnung der Belastungen an der Antriebswelle: Durchführung von Festigkeitsnachweisen zur Überprüfung der Dauerfestigkeit, Verformungssicherheit und Lagerneigung.
6. Zeichnung Antriebsbaugruppe: Verweis auf die beiliegenden technischen Zeichnungen der konstruierten Baugruppe.
7. Stückliste Antriebsbaugruppe: Verweis auf die Auflistung aller verwendeten Bauteile.
8. Zeichnung Antriebswelle: Verweis auf die technische Zeichnung der Antriebswelle.
9. Konstruktionsbeschreibung: Zusammenfassende Erläuterung der getroffenen Entwurfsentscheidungen, der Getriebeauslegung und der Montageaspekte.
Schlüsselwörter
Zahnradstufe, Konstruktion, Entwurfsberechnung, Wellendimensionierung, Wälzlager, Passfeder, Dauerfestigkeit, Drehmoment, Fließgrenze, Modul, Nullgetriebe, Maschinenbau, Biegespannung, Torsionsspannung, Radialkraft
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der konstruktiven Auslegung und rechnerischen Dimensionierung einer Zahnradstufe nach den Vorgaben der Konstruktionslehre.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen in der Berechnung von Wellendurchmessern, der Wälzlagerauslegung, der Zahnradgeometrie und der Dimensionierung von Passfedern unter Last.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, eine technisch sichere Getriebelösung zu entwerfen, deren Bauteile die auftretenden mechanischen Beanspruchungen dauerhaft ohne Versagen ertragen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Es werden gängige maschinenbauliche Berechnungsvorschriften und Normen für Maschinenelemente angewandt, insbesondere zur Festigkeitsberechnung gegen Dauerbruch und plastische Verformung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die schrittweise Auslegung von Wellen, Lagern, Zahnrädern und Passfedern sowie die anschließenden Nachweise der Betriebssicherheit.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Das Dokument wird maßgeblich durch Begriffe wie Zahnradstufe, Dauerfestigkeit, Wälzlagerberechnung und Nullgetriebe definiert.
Was unterscheidet dieses Getriebe von anderen Ausführungen?
Durch die gewählte Zähnezahlkombination liegt ein sogenanntes Nullgetriebe vor, was die Konstruktion vereinfacht, da keine Profilverschiebung berechnet werden muss.
Wie wurde die Wahl der Wälzlager begründet?
Die Auswahl erfolgte unter Berücksichtigung der benötigten Lebensdauer von mindestens 10.000 Stunden sowie der Fähigkeit, sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufzunehmen.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2016, Entwurf zur Konstruktion einer Zahnradstufe, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1128221
