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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Stirnradgetriebe sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 14 Hersteller von Stirnradgetriebe und deren Firmenranking.
Schrägverzahnte Zahnräder sind Formzahnräder mit gegen die Achse verdrehten Zahnstreifen. Sie sind stärker und leiser als Stirnräder, deren Zahnstreifen parallel zur Achse verlaufen, da die Verzahnungsrate zwischen den Zahnrädern höher ist (der Bereich, in dem die Zahnräder ineinander greifen, ist größer).
Diese Zahnräder werden häufig in verschiedenen Übertragungsvorrichtungen, Untersetzungsgetrieben und Kraftfahrzeuggetrieben verwendet, bei denen es auf Geräuscharmut und hohe Übertragungseffizienz ankommt. Der Schrägungswinkel variiert je nach Typ, und die Winkel zwischen den ineinander greifenden Zahnrädern müssen übereinstimmen.
In den meisten Getrieben von Personenkraftwagen werden schrägverzahnte Zahnräder verwendet, da sie vibrationsarm sind, leichtgängig ineinandergreifen, leise sind, einen hohen Fahrkomfort bieten und die Motorleistung effizient in Strom umwandeln.
Sie werden auch in Untersetzungsgetrieben verwendet, die die vom Motor abgegebene Leistung auf einer konstanten Geschwindigkeit halten, und in Schaltgetrieben, die die Geschwindigkeit nach Belieben ändern können. Diese beiden Maschinen sind immer mit allem verbunden, was von einem Motor angetrieben wird, so dass schrägverzahnte Zahnräder eine wichtige Rolle spielen.
Schrägverzahnte Zahnräder greifen kontinuierlich ineinander, während geradverzahnte Zahnräder intermittierend ineinandergreifen. Sie sind daher weniger laut und bei hohen Geschwindigkeiten stabiler, aber sie sind komplexer als einfache Stirnräder und daher teurer in der Herstellung.
Ein weiterer Nachteil von schrägverzahnten Zahnrädern ist, dass aufgrund ihrer Struktur ein Schub in axialer Richtung der Zahnräder erzeugt wird (Schubkraft).
Die Axialkräfte werden mit zunehmender Leistung stärker, so dass ein separates Lager erforderlich ist, um die Axialkräfte aufzunehmen. Ohne ein solches Lager kann es zu Verschleiß und schlechter Drehung kommen.
Da ein Axiallager separat vom Getriebe benötigt wird, ist für das Lager Platz erforderlich.
Schrägverzahnte Zahnräder sind eine Kombination aus rechts- und linksgängigen schrägverzahnten Zahnräder, um die Axiallast zu verringern, was ein Nachteil der Schrägverzahnung ist (Doppelschrägverzahnung).
Schrägverzahnte Zahnräder haben die Eigenschaft, sich in der Richtung, in der die Axiallast wirkt, gegenseitig aufzuheben, so dass keine Axiallast erzeugt wird.
Schrägverzahnte Zahnräder mit rechtwinkliger Verzahnung haben von der Zahnvorderseite her gesehen den gleichen Eingriff wie Geradstirnräder, so dass die gleichen Berechnungsformeln wie für Geradstirnräder verwendet werden können.
Die Berechnungsformel ist in den technischen Daten des Herstellers detailliert beschrieben, aber es ist möglich, die für die Auslegung der Verzahnung erforderlichen Maße, wie z. B. den Achsabstand, und die für die Festigkeitsberechnung erforderlichen Werte zu berechnen.
Es sind die Axialkräfte, die berücksichtigt werden müssen. Schrägverzahnte Zahnräder haben schräge Zähne, so dass an den Zahnkontaktflächen Axialkräfte entstehen. Je größer der Verdrehwinkel ist, desto größer ist die Kraft, und die Richtung der Kraft ändert sich zwischen der Drehrichtung und der Verdrehungsrichtung.
Aus diesem Grund werden Lager benötigt, die axiale Belastungen aufnehmen können, und es werden Lager verwendet, die axiale Belastungen aufnehmen können, wie z. B. Schräglager. Wenn sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsdrehung durchgeführt wird, treten Kräfte in beiden Richtungen auf, so dass ein Kombinationslager verwendet wird, um beide Belastungen aufzunehmen. Im Allgemeinen ist eine Seite axial fixiert und die andere Seite abgestützt.
Als Material kann Metall oder Kunststoff verwendet werden, wobei das geeignete Material für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden muss.
Zur Berechnung des Spiels von schrägverzahnten Zahnrädern wird die in den Normen angegebene Spielberechnungstabelle verwendet, um den Abstand zwischen den Zähnen durch Bestimmung des Betrags der Zahndickenabnahme zu berechnen, der dann in einen Winkel umgerechnet wird.
Je nach Anwendung kann es erforderlich sein, das Zahnspiel unter den angegebenen Grenzwert zu reduzieren oder den Toleranzbereich des Spiels zu verringern. In diesem Fall ist es möglich, die Lücke zu verringern, indem man eine kleinere Toleranz für einen Wert einstellt, der als Spreizzahndicke bezeichnet wird, aber wenn er zu klein gemacht wird, kommt es zu unzureichender Schmierung, was zu unzureichender Schmierung, schnellerem Zahnverschleiß und erhöhtem Antriebsmoment und Geräusch führt. Es muss darauf geachtet werden, dass der Wert nicht zu klein ist, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Ist sie zu groß, kann es zu einem Klappern im Stillstand und zu Vibrationen bei Lastschwankungen kommen.
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