Zahnradberechnung online – mega einfach!
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GWJ Technology bietet Software für die Zahnradberechnung im Getriebe und Maschinenbau. Damit unterstützt der Berechnungsprofi aus Braunschweig Konstrukteure und Entwicklungsingenieure bei ihrer täglichen Arbeit. Mit der technischen Berechnungssoftware TBK bietet GWJ eine CAE Lösung zur Auslegung, Nachrechnung und Optimierung von Maschinenelementen wie Zahnrädern, Wellen, Lagern, Schrauben sowie Welle-Nabe-Verbindungen. Hier finden Sie Weiterentwicklungen der webbasierten Berechnungssoftware eAssistant und der Getriebe Software TBK.
Inhalt
- Optimierte Eingabemasken bei der Zahnradberechnung
- Hirth Verzahnung online berechnen
- Zahnradberechnung für 3D Zahnräder im Step Format
- Erweiterte Stirnrad Berechnung
- Zahnräder aus Kunststoff detailliert online berechnen
- Webbasierte Berechnungssoftware für Zahnradgetriebe
- Anwendungen der Zahnradberechnungen in der Paxis
- Häufig gestellte Fragen
Optimierte Eingabemasken bei der Zahnradberechnung
08.04.2025 | Die GWJ Technology GmbH stellt eine neue Version ihrer technischen Berechnungssoftware TBK vor. Die aktuelle Version 2025 wurde in mehreren Bereichen erweitert und überarbeitet.
Anpassungen in den Verzahnungsmodulen
In den Modulen Stirnradpaar, Planetenstufe, Zahnstange, Räderkette und Einzelrad wurden die Eingabemasken für Profil- und Breitenmodifikationen umfassend überarbeitet. Neu ist die automatische Berechnung ergänzender Parameter: Bei Definition einer linearen Kopfrücknahme mit Übergangsradius genügt beispielsweise die Eingabe eines Durchmessers; der zweite Wert wird zur Sicherstellung eines tangentialen Übergangs automatisch ergänzt. Beim Einzelradmodul für Innenverzahnungen kann nun ein virtuelles Gegenrad verwendet werden, um die Eingriffsstrecke zu bestimmen und Rücknahmelängen präziser zu ermitteln.
Erweiterte Funktionen für Zahnräder und Zahnwellen
Die Berechnung von Lastkollektiven wurde in den Modulen Stirnradpaar und Kegelrad ergänzt. Zudem ist die Iteration von Punktdaten zur Zahnformberechnung jetzt Bestandteil der Software. Für außenverzahnte Einzelstirnräder sowie Zahnwellenverbindungen kann der Eingriffswinkel nun in 1°-Schritten (statt bisher 5°) angegeben werden. Schrägungswinkel bei Zahnwellenverbindungen sind nun bis zu 89° berechenbar. Diese Erweiterung verbessert die Genauigkeit bei der Auslegung komplexer Verzahnungen.
Integration aktueller CAD-Systeme
Die 3D-CAD-Plug-ins der Software wurden an die aktuellen Versionen von Solidworks, Autodesk Inventor und Solid Edge angepasst. In Solidworks wurde die Funktion zur Erstellung von Herstelldatentabellen aus gewählten Zeichnungsansichten erweitert. Diese Möglichkeit steht nun auch in Autodesk Inventor zur Verfügung.
Hirth Verzahnung online berechnen
10.01.2022 | GWJ hat seine webbasierte Berechnungssoftware eAssistant für Konstruktion und Entwicklung um ein Modul zur Berechnung von Hirth Verzahnung erweitert. Die Hirth Verzahnung bzw. Stirnzahnverbindung gehört mit ihren geraden, dreieckförmigen Zähnen zu den Welle-Nabe-Verbindungen.
Die Verzahnungsart dieses formschlüssigen, selbstzentrierenden und leicht lösbaren Zahnrades kommt im Maschinenbau zum Einsatz. Die Technik verbindet Wellen, Scheiben, Rotoren, Räder und Kurbeln präzise miteinander, positioniert dabei exakt und überträgt so hohe Drehmomente.
Das neue eAssistant Modul berechnet automatisch die Geometrie der Hirth Verzahnung. Hierzu gibt der Anwender Werte wie Zähnezahl von den Zahnrädern, Außen- und Innendurchmesser, Flankenwinkel und Zahnfußradius ein. Verschiedene Sonderfälle der Hirth-Verzahnung unterstützt das Programm ebenfalls.
Zudem werden Axialkraft, Vorspannkraft, zulässige Flächenpressung und die entsprechenden Sicherheiten bei maximaler Belastung direkt im Berechnungsmodul in der Ergebnisübersicht angezeigt. Übliche Abmessungen in Durchmesser von 50 bis 900 mm lassen sich auf Knopfdruck aus einer integrierten Datenbank auswählen – jeweils mit passender Zähnezahl, Innendurchmesser und Zahnfußradius.
Die zulässigen Pressungen werden anhand der Werkstoffeigenschaften ermittelt. Vorhandene Werkstoffe stehen in der integrierten Werkstoffdatenbank zur Auswahl. Es lassen sich aber auch individuelle Werkstoffe für die Berechnung eingegeben.
Effiziente Zahnrad Perspektiven aus Hochleistungskunststoff
Nach erfolgter Berechnung wird dem Anwender ein detailliertes Berechnungsprotokoll im HTML- und PDF-Format ausgegeben. Ein 3D-Modell der Hirth Verzahnung gibt es direkt in einem CAD System über die eAssistant 3D CAD Plugins.
Zahnradberechnung für 3D Zahnräder im Step Format
15.04.2021 | Mit der neuen CAD Funktion für die Zahnradberechnung in der Berechnungssoftware eAssistant lässt sich die Geometrie verschiedener Verzahnungsarten als 3D CAD Modell im Step und Iges Format generieren. Damit erhält der Anwender eine Alternative zu den schon lang verfügbaren intelligenten 3D CAD Plugins für CAD Systeme wie Autodesk Inventor, Solidworks, Solid Edge oder Siemens NX.
Step und Iges Format sind standardisierte Austauschformate für 3D Modelle. Sie lassen sich in fast jedes CAD System importieren. Im Einstellungsmenü für die Ausgabe beider Formate kann der User aus verschiedenen Funktionalitäten wählen, mit denen er den Export individuell anpasst. Dabei lässt sich die Geometrie als Volumenmodell mit einem Zahn, für alle Zähne oder auch als Flächenmodell der Zahnlücken Geometrie erzeugen. Beim Export kann der Genauigkeitsgrad vom Zahnrad auf einen gewünschten Wert festgelegt werden.
Zahnriemen Länge online berechnen, auslegen und bestellen
Zurzeit beinhalten folgende Berechnungsmodule den neuen Step / Iges Export: Einzel Zahnrad außen und Einzel Zahnrad innen für die Geometrie Berechnung einzelner Zahnradtypen wie Gerad- und Schrägstirnräder, Stirnradpaar, Planetenstufen, 3er und 4er Räderkette, geradverzahnte und schrägverzahnte Kegelräder, spiralverzahnte Kegelräder sowie Zahnwellenverbindungen (DIN 5480 etc.). Alternativ können auch evolventische Zahnformen im 2D DXF mit verschiedenen Einstelloptionen ausgegeben werden. Hierbei wird sowohl die Zahnform Geometrie von Zahnrädern in Stirnschnitt und Normalschnitt unterstützt.
Erweiterte Stirnrad Berechnung
30.06.2020 | GWJ hat sein Berechnungsmodul für Stirnradpaare innerhalb der webbasierten Software eAssistant erweitert. Im Berechnungsmodul Stirnradpaar wurde auf der einen Seite eine Option zur Entkopplung der Profilverschiebungssumme und andererseits Achsabstand implementiert. Dies ergänzt die verschiedenen Auslegungsfunktionen für die Aufteilung der Profilverschiebungsfaktoren.
Mit der neuen Funktion Fester Betriebsachsabstand (Nachrechnung) lassen sich die Faktoren für die Profilverschiebung unabhängig zum Achsabstand vorgeben. Damit werden zum Beispiel vorhandene Stirnradpaare berechnet, die mit falschem Achsabstand im Gehäuse verbaut werden sollen. Flankenspiel, Profilüberdeckung und Tragfähigkeit werden dabei präzise mit berechnet. Die Funktion kann auch bei der Auslegung von kleinmoduligen Verzahnungen von Stirnrädern zum Einsatz kommen. Die Norm DIN 780 ist hierbei besonders relevant, da sie die Dimensionierung und Auswahl passender Zahnräder durch Vorgabe wichtiger Größen wie Modul und Zahnteilung erleichtert.
Passungsrechner und Rauheit online berechnen
Für Werkzeuge mit verschobener Profilbezugslinie wird neben dem Kopfhöhenfaktor haMP0* des verschobenen Profils zusätzlich der Fußhöhenfaktor hfMP0* angezeigt und ausgegeben im Protokoll. Er kann über eine Schlossfunktion zusätzlich so vorgegeben werden, dass der Fußhöhenfaktor hfP0* des umgerechneten nicht verschobenen Bezugsprofils gemäß Definition DIN 867 immer 1,0 ist.
Weitere Neuheiten: Die Option Vollradius für die Schneidräder Kopfformen bei Wälzfräsern wurde ergänzt. Bei der Definition von Lastkollektiven können jetzt der Breitenfaktor KHbeta und die Temperatur pro Lastfall vorgegeben werden. Das gestattet die automatische Werteübergabe direkt aus der Systemerweiterung Systemmanager an das Modul Stirnradpaar im Hintergrund.
Auf der Systemebene ist nun sichtbar, wie sich auf Grund von Flankenmodifikationen die Zahnfußsicherheit und Flankensicherheit ändern. Zu den Berechnungsmethoden der Tragfähigkeit nach DIN 3990, ISO 6336 und Ansi / Agma 2101 wurde im neuen Release die Tragfähigkeit für Kunststoffzahnräder nach VDI 2736 implementiert.
Zahnräder aus Kunststoff detailliert online berechnen
18.05.2020 | GWJ Technology hat seine webbasierte Software eAssistant um die Möglichkeit der Berechnung von Kunststoffverzahnungen erweitert. Im Modul Stirnradpaar steht jetzt die Berechnungsmethode für Kunststoffzahnräder nach VDI 2736 zur Verfügung. Sie ergänzt die Berechnungsmethoden der Tragfähigkeit nach ISO 6336, DIN 3990 und Ansi / Agma 2101.
Kunststoffe in Werkstoffdatenbank aufgenommen
Gleichzeitig hat GWJ erste Kunststoffe in der allgemeinen Werkstoffdatenbank ergänzt. Für sie sind nun die temperaturabhängigen Kennwerte wie Zeitfestigkeiten und E-Modul aus den Diagrammen der VDI 2736 approximiert und hinterlegt.
Die Daten werden genutzt, um mit den nach der VDI 2736 automatisch berechneten Zahnfuß und Zahnflanken Temperaturen die zugehörigen Materialkennwerte für die Berechnung der Tragfähigkeit zu ermitteln. Überschreiten die ermittelten Temperaturen für Zahnflanken oder Zahnfuß die max. Gebrauchstemperaturen der entsprechenden Kunststoffe, erfolgt ein Warnhinweis.
Für die Berechnung der Zahnflanken und Zahnfußtemperaturen können alternativ zu einer automatischen Vorbelegung die Bauform des Gehäuses, wärmeabführende Oberfläche und Wärmeübergang sowie Wärmewiderstand vom Konstrukteur vorgegeben werden.
Als Materialpaarungen empfehlen sich Paarungen von Kunststoff | Kunststoff und Kunststoff | Metall. Auch Paarungen von Metall | Metall werden für eine Vergleichsmöglichkeit zu den Berechnungsmethoden für metallische Zahnräder unterstützt. Für die Tragfähigkeitsberechnung nach VDI 2736 gibt es eine Lastkollektivberechnung. Bei den Schmierungsarten für die VDI 2736 wurde die Funktion Trockenlauf ergänzt.
Webbasierte Berechnungssoftware für Zahnradgetriebe
16.01.2018 | GWJ Technology stellt eine aktualisierte Version der webbasierten Software zur Getriebeberechnung Zahnradgetriebe "Eassistant“ bereit. Ein Klick auf "Neu" schließt die aktuelle Berechnung und öffnet das Berechnungsmodul mit der internen Eassistant Standardvorlage oder mit der eigenen Standardvorlage des Anwenders.
Neben der DIN 3961 für Verzahnungstoleranzen / Verzahnungsqualitäten stehen jetzt auch die DIN 58405 für die Feinwerktechnik sowie die ISO 1328 und die Ansi/Agma 2015 in den Modulen "Einzelrad (Außen / Innenverzahnungen)", „3er- und 4er Räderkette“ und Zahnstangen Ritzel zur Verfügung. Die DIN 780 definiert dabei die Vorzugsreihen für die Auswahl passender Zahnräder und gibt wichtige Größen wie den Modul und die Zahnteilung an, die für die korrekte Interaktion der Zahnräder erforderlich sind.
Die Definition der Werkzeug Bezugsprofile im Stirnradpaar und im Einzelrad (außen) wurde um die Kantenbruchflanke sowie um Kopfüberschneidung erweitert. Mit der Definition der Kantenbruchflanke können entsprechende Wälzfräser vorgegeben werden. Diese erzeugen beim Abwälzprozess einen Kopfkantenbruch. Mit der Option Kopfüberschneidung werden die Kopfkreisdurchmesser direkt mit dem Fußhöhenfaktor des Werkzeuges festgelegt. Ein nachträgliches Abdrehen vom Kopfkreisdurchmesser ist damit nicht möglich. Gleichzeitig ergeben sich dann die Kopfkreisabmaße analog zu den Fußkreisabmaßen direkt aus den Zahndickenabmaßen.
Anwendung der Zahnradberechnung in der Praxis
In der Praxis ist die Zahnradberechnung ein unverzichtbares Werkzeug für die Dimensionierung und Optimierung von Zahnrädern und Zahnstangen. Sie wird verwendet, um die Leistung und Funktion von Getrieben zu verbessern und sicherzustellen, dass die Zahnräder den spezifischen Anforderungen der Anwendung entsprechen.
Die Berechnung umfasst Größen wie Modul, Zähnezahl und Achsabstand, um optimale Abmessungen zu ermitteln. Ein präzise berechneter Achsabstand gewährleistet eine reibungslose Kraftübertragung und minimiert den Verschleiß.
Verschiedene Werkzeuge und Software erleichtern die Berechnung. Ein Modul Zahnrad Rechner oder spezialisierte Software wie der eAssistant von GWJ Technology bieten umfangreiche Funktionen zur Optimierung von Zahnrädern.
Online-Tools ermöglichen es Konstrukteuren, die optimalen Abmessungen schnell zu berechnen und die Leistung von Getrieben zu optimieren. So können Zeit und Ressourcen gespart und gleichzeitig die Genauigkeit der Berechnungen erhöht werden.
Häufig gestellte Fragen
Was sind Zahnräder?
Zahnräder sind ein wichtiger Bestandteil mechanischer Systeme und ermöglichen die Übertragung von Drehmomenten. Sie bestehen aus Scheiben mit gleichmäßig verteilten Zähnen, die in die Zähne eines anderen Zahnrads eingreifen, um eine präzise Bewegungsübertragung zu gewährleisten.
Das Modul, das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers zur Zähnezahl, bestimmt die Größe der Zähne. Zahnräder können nur dann effizient zusammenarbeiten, wenn ihr Modul identisch ist, was eine reibungslose Kraftübertragung sicherstellt.
Zahnräder gibt es in verschiedenen Formen und Größen, je nach Anwendung. Sie können aus Materialien wie Metall oder Kunststoff gefertigt sein, abhängig von den Anforderungen an Festigkeit und Haltbarkeit.
Was ist eine Hirth Verzahnung?
Die Hirth Verzahnung dient der formschlüssigen, selbstzentrierenden und leicht lösbaren Verbindung mit einer Welle, Scheibe, einem Rotor u. ä. Ihr Erfinder ist Albert Hirth. Eine Hirth Verzahnung ist sehr robust und eignet sich zur Übertragung von Stoß- und Wechselkräften. Außerdem ist sie aufgrund ihrer kleinen Bauweise sehr platzsparend. Bei der Montage zentrieren sich die Teile selbst. Die Verzahnung ist kostengünstig herstellbar.
Wie funktioniert ein Zahnrad einfach erklärt?
Ein Zahnrad ist ein Maschinenelement, das dazu dient, die Kraft von einem Teil der Maschine auf einen anderen zu übertragen, indem es die Drehbewegung ändert.
Einfach ausgedrückt, funktioniert ein Zahnradgetriebe durch das Ineinandergreifen von Zähnen und die Übertragung der Drehkraft von einem Zahnrad auf ein anderes. Zahnräder funktionieren wie Hebel, da sie je nach Größe und Form eine kleine Kraft in eine größere übertragen können oder umgekehrt. Wie dies funktioniert, hängt von der Art des verwendeten Zahnrads ab: Es gibt Kegelräder (bei denen sich zwei Wellen im rechten Winkel schneiden), Schrägzahnräder (mit gekrümmten Zähnen, die sich entlang paralleler Achsen bewegen), Stirnräder (geradverzahnte Räder mit zylindrischen Körpern) und Schneckenräder (Eingriff zwischen zwei Spiralelementen).
In den meisten Fällen ist die Anzahl der Zähne zwischen zwei Zahnrädern ungleich, so dass sich das eine bei der Drehung schneller dreht als das andere, was dazu führt, dass sich beide mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, aber in die gleiche Richtung bewegen. Dies ist nützlich für Anwendungen wie Förderbänder, die ständig synchronisiert werden müssen, oder für Mechanismen mit variabler Geschwindigkeit, wie sie in Autos zu finden sind, und die ein schnelles Hoch- und Runterschalten zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen ermöglichen, ohne dass Getriebeteile vollständig auskuppeln.
Außerdem ermöglicht die unterschiedliche Teilung den Maschinen eine so genannte Drehmomentvervielfachung, die viel höhere Leistungen ermöglicht, als dies ohne die Verwendung von Getriebemechanismen möglich wäre.
Zahnradberechnung: Grundlagen
Die Zahnradberechnung ist eine wichtige Fähigkeit für Ingenieure in der Getriebekonstruktion. Sie umfasst die Berechnung von Modul, Zähnezahl, Teilkreisdurchmesser und Achsabstand. Diese Parameter sind entscheidend für die Funktion eines Zahnradsystems.
Der Modul, berechnet als Teilkreisdurchmesser durch Zähnezahl, beeinflusst die Drehmomentübertragung. Der Achsabstand muss präzise berechnet werden, um eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten und den Verschleiß zu minimieren.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.