antriebstechnik 3/2022

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 03 Getriebemodell im Kisssoft-Systemberechnungsmodul 04 Grobauslegung Ganzzahlige Übersetzungen sind zu vermeiden, da dann immer die gleichen Zahnpaare pro Umdrehung in Kontakt sind. Sollte ein Zahn eine bestimme Fertigungsabweichung aufweisen, würde diese Fertigungsabweichung immer mit dem gleichen Zahn am Gegenrad in Kontakt sein, was ungünstig wäre. Die höchste Anzahl Umdrehungen, bis zwei bestimmte Zähne wieder in Kontakt kommen, ergibt sich, wenn die beiden Zähnezahlen keinen gemeinsamen Teiler haben. Dann treffen erst nach z 1 · z 2 Umdrehungen dieselben Zähne wieder aufeinander. Hier werden folgende Soll-Übersetzungen gewählt: 3. AUSLEGUNG VON STIRNRADSTUFEN Tabelle 01 3.1 GROBDIMENSIONIERUNG VON ZAHNRÄDERN Die Software unterstützt die erste Grobdimensionierung mit einem eigenen Modul. Nach Vorgabe von Werkstoff, Leis- Rechenmethoden Mindest-Sicherheiten/ Lebensdauer Stirnräder ISO 6336: 2019 Fuß S Fmin = 1.6 Flanke S Hmin = 1.1 Wellen DIN 743: 2012 Statisch S Smin = 1.2 Dynamisch S Dmin = 1.2 Lager ISO 281: 2007 Soll-Lebensdauer L hmin = 5000 h Werkstoffe Stirnräder Wellen Schmierung Öl 18 CrNiMo7-6 einsatzgehärtet C45 vergütet Einspritzschmierung ISO VG 46, 80° Die Auslegung von Stirnrädern lässt sich in drei Schritte unterteilen: Im ersten Schritt werden verschiedene Grobdimensionen der Zahnradpaare wie Achsabstand und Zahnbreite, aber auch der Werkstoff, festgelegt. Der Achsabstand und die Zahnbreite sind direkt mit dem zur Verfügung stehenden Platz verknüpft (den Gehäusedimensionen) und beeinflussen Größe, Gewicht und Kosten der Zahnräder. Darüber hinaus hängt die Drehmomentkapazität stark von den gewählten Zahnradwerkstoffen, der Art der Wärmebehandlung und der Zahnradqualität ab. Mit einsatzgehärteten Zahnrädern lassen sich tendenziell höhere Drehmomentkapazitäten als mit nitrierten Zahnrädern erzielen. Allerdings ist ein Fertigbearbeitungsprozess (beispielsweise Schleifen) erforderlich, um den Verzug durch das Härten zu beheben. Hier spielen also auch Fertigungskosten mit hinein. 40 antriebstechnik 2022/03 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 05 Grobauslegung in Kisssoft (erste Stufe) tungsdaten und Sollübersetzung, präsentiert die Grobauslegung eine Reihe von möglichen Lösungen für Achsabstand, Breite, Zähnezahl und Modul − zusammen mit Eigenschaften wie den berechneten Sicherheiten, Gewicht, Wirkungsgrad und anderen. Die Ergebnisse können dann nach verschiedenen Kriterien sortiert werden, um letztlich die gewünschte Lösung auszuwählen. Eine wichtige erste Information ist die sinnvolle Dimensionierung von Achsabstand und Zahnradbreite. Dies gibt einen ersten schnellen Eindruck, in welcher Größenordnung sich das Getriebe bewegt. Wichtige Randbedingungen für die Grobauslegung sind das Verhältnis der Zahnbreite zum Normalmodul – bei Anwendungen wie Elektro-Fahrzeuggetrieben (Automotive) liegt es üblicherweise bei b/m n ≈ 15, und das Verhältnis von Zahnbreite zu Achsabstand gewöhnlich um 0.5. Bild 04 veranschaulicht den Datenfluss in diesem ersten Schritt. 06 Feinauslegung Tabelle 02 Erste Stufe Zahnbreite (mm) b 1 = 31 b 2 = 31 Achsabstand (mm) a = 96 Zähnezahl (grob) z 1 = 23 z 2 = 70 Modul (grob) (mm) m n = 2 Schrägungswinkel (grob) β = 15° (Ritzel, rechts-steigend) Fusssicherheit (berechnet) S F1 = 2.99 S F2 = 2.86 Flankensicherheit (berechnet) S H1 = 1.12 S H2 = 1.16 Gesamtüberdeckung (berechnet) ε γ = 2.58 Zweite Stufe Zahnbreite (mm) b 1 = 25 b 2 = 25 Achsabstand (mm) a = 100 Zähnezahl (grob) z 1 = 28 z 2 = 82 Modul (grob) (mm) m n = 1.75 Schrägungswinkel (grob) β = 15° (Ritzel, rechts-steigend) Fusssicherheit (berechnet) S F1 = 3.47 S F2 = 2.25 Flankensicherheit (berechnet) S H1 = 1.10 S H2 = 1.14 Gesamtüberdeckung (berechnet) ε γ = 2.86 a – Achsabstand, b 1,2 – Zahnbreite, m n – Modul, W – Gewicht, T max /W – Leistungsdichte www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/03 41