Zahnräder: Berechnung, Entwurf Und Herstellung Nach Amerikanischen Erfahrungen

ISBN-13: 9783642928048 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 562 str.

Darle W. Dudley; H. Winter

Opis

Zahnrader gehoren zu den am haufigsten verwendeten Maschinen elementen - es gibt wohl nur wenige Maschinen, die keine Zahnrader enthalten. Jeder im Maschinenbau tatige Konstrukteur muss sich deshalb immer wieder mit den Fragen des Entwurfs, der Herstellung und des Betriebsverhaltens von Zahnradern befassen. Berechnung und Konstruktion von Zahnradgetrieben sind heute je doch schon fast zu einer eigenen Wissenschaft geworden; der dauernde Druck, immer billigere, ruhiger laufende, leichtere und leistungsstarkere Maschinen zu bauen, erforderte zwangslaufig auch immer wieder Verbes serungen der Zahnradgetriebe. Infolge dieser dauernden Anstrengungen und der Erfahrungen mit ausgefuhrten Konstruktionen, haben wir heute schon einen verhaltnismassig guten Einblick in den Beanspruchungs mechanismus der Zahnrader und es sind eine ganze Reihe komplizierter Verfahren fur die Zahnradherstellung entwickelt worden. Um die Ent wicklung weiter voranzutreiben, sind verschiedene grosse Firmen dazu ubergegangen, Laufverhalten und Tragfahigkeit in Dauerversuchen zu ermitteln. Zur Entwicklung neuer Getriebetypen werden besondere Ent wicklungsprogramme durchgefuhrt. - So findet man laufend neue Mittel, die Laufruhe und Tragfahigkeit zu steigern und die Herstellung zu ver billigen. Da viele Konstrukteure jedoch nicht die Zeit haben, sich uber alle Fortschritte des Getriebebaues auf dem Laufenden zu halten, kommen sie in Gefahr, mit ihren Konstruktionen - gegenuber den Spitzenleistungen ihrer Branche - ins Hinter treffen zu geraten. Es gibt zwar ein umfangreiches Schrifttum uber alle Zahnrad fragen und doch ist es in vielen Fallen schwierig, die Auskunft zu finden die man gerade benotigt. Die fur die Praxis des Getriebebaues erforderlichen Angaben in uber sichtlicher, sofort anwendbarer Form zusammenzufassen, ist der Zweck dieses Buches."

Spis treści

1 Überblick und Einführung.- 1.1 Entwicklungsrichtungen im Getriebebau.- 1.11 Kleine billige Zahnräder für untergeordnete Zwecke.- 1.12 Zahnräder für Geräte.- 1.13 Getriebe für Werkzeugmaschinen.- 1.14 Steuergetriebe.- 1.15 Kraftfahrzeug-(PKW-)Getriebe.- 1.16 Getriebe für Großfahrzeuge.- 1.17 Schiffsgetriebe.- 1.18 Flugzeuggetriebe.- 1.2 Getriebearten — Eigenschaften und Auswahl.- 1.21 Stirnräder mit Geradverzahnung.- 1.22 Stirnräder mit Schräg- oder Pfeilverzahnung.- 1.23 Stirnräder mit Innenverzahnung.- 1.24 Kegelräder.- 1.25 Achsversetzte Kegelräder.- 1.26 Planradtrieb.- 1.27 Zylindrische Schraubenräder.- 1.28 Schneckentriebe.- 2 Grundlagen.- 2.1 Verzahnungs-Geometrie.- 2.11 Stirnräder mit Geradverzahnung.- 2.12 Stirnräder mit Schrägverzahnung.- 2.13 Stirnräder mit Innenverzahnung.- 2.14 Kegelräder.- 2.15 Achsversetzte Kegelräder.- 2.16 Planradgetriebe.- 2.17 Zylindrische Schraubenräder.- 2.18 Zylinderschneckentrieb.- 2.19 Globoidschneckentrieb.- 2.2 Grundlagen der Tragfähigkeitsberechnung.- 2.21 Grundformeln.- 2.22 Errechnete Spannungen (Nennspannungen).- 2.23 Spannungsgleichungen für Zahnräder.- 2.24 Zahnfußbeanspruchung — Lewis-Formel.- 2.25 Flankenbeanspruchung — Hertzsche Pressung.- 2.26 Freßbeanspruchung.- 2.27 Wärmetragfähigkeit, Verlustleistung.- 2.3 Schrifttum zu Kapitel 2.- 2.31 Verzahnungsgeometrie.- 2.32 Grundlagen der Tragfähigkeitsberechnung.- 3 Getriebe-Entwurf.- 3.1 Vorläufige (überschlägige) Bestimmung der Getriebeabmessungen.- 3.11 Entwurfsdaten.- 3.12 Bestimmung der Hauptabmessungen gerad- und schrägverzahnter Stirnräder.- 3.13 Bestimmung der Hauptabmessungen von Kegelrädern.- 3.14 Bestimmung der Hauptabmessungen von achsversetzten Kegelrädern.- 3.15 Bestimmung der Hauptabmessungen von Planradgetrieben.- 3.16 Bestimmung der Hauptabmessungen von Schneckengetrieben.- 3.2 Genauigkeit und Flankenspiel.- 3.21 Prüfung der Zahnräder.- 3.22 Vorgehen beim Festlegen der Toleranzen (Stirnräder).- 3.23 Toleranzen (zulässige Fehler) — amerikanische Erfahrungswerte (Stirnräder).- 3.24 DIN-Verzahnungs-Toleranzen und -Passungen (Stirnräder).- 3.25 Wahl des Flankenspiels nach amerikanischen Erfahrungen.- 3.3 Angaben in Zeichnungen.- 3.31 Verzahnungsangaben.- 3.32 Angaben über Werkstoff und Wärmebehandlung.- 3.4 Festlegung der Verzahnungsdaten.- 3.41 Stirnräder mit Geradverzahnung.- 3.42 Stirnräder mit Schrägverzahnung.- 3.43 Stirnräder mit Innenverzahnung.- 3.44 Kegelräder.- 3.45 Zylindrische Schraubenräder.- 3.46 Zylinderschneckentrieb.- 3.47 Globoid-Schneckentrieb.- 3.5 Tragfähigkeitsberechnung — Nachrechnung.- 3.51 Gerad- und schrägverzahnte Stirnräder.- 3.511 Zahnfußtragfähigkeit geradverzahnter Stirnräder.- 3.512 Zahnfußtragfähigkeit schrägverzahnter Stirnräder.- 3.513 Flankentragfähigkeit (Hertzsche Pressung) geradverzahnter Stirnräder.- 3.514 Flankentragfähigkeit (Hertzsche Pressung) schrägverzahnter Stirnräder.- 3.515 Freßtragfähigkeit geradverzahnter Stirnräder.- 3.516 Freßtragfähigkeit schrägverzahnter Stirnräder.- 3.517 Wärmetragfähigkeit gerad- und schrägverzahnter Stirnräder.- 3.52 Kegelräder.- 3.521 Zahnfußtragfähigkeit von Kegelrädern.- 3.522 Flankentragfähigkeit von Kegelrädern.- 3.523 Freßtragfähigkeit von Kegelrädern.- 3.53 Zylindrische Schraubenräder.- 3.531 Flankentragfähigkeit zylindrischer Schraubenräder.- 3.532 Grenze der Gleitgeschwindigkeit bei zylindrischen Schraubenrädern.- 3.533 Freßtragfähigkeit zylindrischer Schraubenräder.- 3.54 Schneckengetriebe.- 3.541 Flankentragfähigkeit von Schneckentrieben.- 3.542 Grenze der Gleitgeschwindigkeit.- 3.543 Freßtragfähigkeit von Schneckentrieben.- 3.544 Zahnfußtragfähigkeit von Schneckentrieben.- 3.545 Wärmetragfähigkeit von Schneckentrieben nach AGMA 440.02 und 441.02.- 3.55 Amerikanische Verbandsnormen und Bemessungspraxis einzelner Industriezweige.- 3.551 Verbandsnormen für die Bemessung von Getrieben.- 3.552 Bemessungspraxis im Kraftfahrzeuggetriebebau.- 3.553 Bemessungspraxis im Schiffsgetriebebau.- 3.554 Bemessungspraxis im Flugzeuggetriebebau.- 3.6 Zusatzbelastungen.- 3.61 Äußere Stoßkräfte, Drehschwingungen.- 3.62 Innere dynamische Zusatzkräfte.- 3.63 Unwuchten, Fundamente.- 3.64 Lager- und Gehäuseprobleme.- 3.7 Schrifttum zu Kapitel 3.- 3.72 Genauigkeit und Flankenspiel.- 3.73 Angaben in Zeichnungen.- 3.74 Festlegung der Verzahnungsdaten.- 3.75 Tragfähigkeitsberechnung.- 4 Zahnrad-Werkstoffe.- 4.1 Übersicht.- 4.2 Stahl und Stahlguß.- 4.21 Mechanische Eigenschaften.- 4.22 Härte und Härteprüfung.- 4.23 Für Zahnräder verwendete Stähle.- 4.24 Für Zahnräder verwendete Stahlgußsorten.- 4.25 Zweck und Grundlagen der Wärmebehandlung.- 4.26 Durchgreifende Wärmebehandlung.- (Normalglühen, Glühen mit geregelter Abkühlung, Weichglühen, Glühen auf körnigen Perlit, Vergüten, Spannungsfreiglühen).- 4.27 Oberflächenhärte verfahren.- 4.271 Einsatzhärtung.- 4.272 Nitrierhärtung.- 4.273 Induktionshärtung.- 4.274 Flammenhärtung.- 4.275 Kombinierte Härteverfahren.- 4.3 Gußeisen.- 4.31 Grauguß.- 4.32 Dehnbares Gußeisen.- 4.4 Sintermetalle.- 4.5 Buntmetalle.- 4.51 Eigenschaften der Buntmetalle — allgemein.- 4.52 Bronze-, Rotguß- und Sondermessing Sorten für den Getriebebau.- 4.53 Genormte Bronze-, Sondermessing- und Rotgußsorten.- 4.6 Druckgußlegierungen für Zahnräder.- 4.7 Nichtmetallische Werkstoffe.- 4.71 Duroplast-Schichtstoffe.- 4.72 Polyamide.- 4.73 Polyurethane.- 4.8 Schrifttum zu Kapitel 4.- 5 Schmierung.- 5.1 Anforderungen an Schmiermittel und Schmiersystem.- 5.2 Getriebeschmiermittel.- 5.3 Auswahl von Schmiermitteln für Industriegetriebe.- 5.4 Auswahl von Schmiermitteln für Kraftfahrzeuggetriebe.- 5.5 Wärmeabführung — Tauchschmierung und Einspritzschmierung.- 5.6 Sauberhaltung des Schmiermittels.- 5.7 Schrifttum zu Kapitel 5.- 6 Zahnradschäden.- 6.1 Bezeichnung und Definition der verschiedenen Schadensarten.- 6.2 Zusammenhang zwischen verschiedenen Schadensarten.- 6.3 Zahnbruch.- 6.4 Grübchenbildung.- 6.5 Fressen.- 6.6 Verschleiß.- 6.7 Reibkorrosion (Passungsrost).- 6.8 Grenzen der Schadensgebiete.- 6.9 Schrifttum zu Kapitel 6.- 7 Zahnradherstellung.- 7.1 Verzahnen.- 7.1.1 Wälzfräsen.- 7.1.2 Wälzstoßen.- 7.1.3 Wälzhobeln.- 7.1.4 Formfräsen.- 7.1.5 Räumen von Verzahnungen.- 7.1.6 Ausstanzen.- 7.1.7 Shear-Speed-Verfahren (Formstoßen).- 7.1.8 Wälzhobeln von Geradzahnkegelrädern.- 7.1.9 Teilwälzfräsen von Geradzahnkegelrädern.- 7.1.10 Verzahnen von Geradzahnkegelrädern nach dem Revacycle-Verfahren.- 7.1.11 Verzahnen von Kegelrädern mit Spiralverzahnung (Gleason, Spiromatic, Klingelnberg).- 7.2 Verzahnungsschleifen.- 7.21 Formschleifen.- 7.22 Wälzschleifen mit Schleifscheibe (Teilwälzschleifen).- 7.23 Wälzschleifen mit Schleif Schnecke.- 7.24 Teilwälzschleifen gerad- und schrägverzahnter Kegelräder.- 7.241 Maag-Kegelradschleifmaschine KS-42.- 7.242 Kegelradschleifmaschinen nach dem Tauchverfahren.- 7.25 Teilwälzschleifen bogenverzahnter Kegelräder (Gleason-Verfahren).- 7.26 Schleifen von Schnecken.- 7.3 Verzahnungsschaben und -Honen.- 7.31 Schaben mit Schaberad.- 7.32 Schaben mit Schabezahnstange.- 7.33 Honen von Verzahnungen.- 7.4 Spanlose Herstellung von Zahnrädern.- 7.41 Gießen von Zahnrädern.- 7.42 Herstellung von Sinterzahnrädern.- 7.43 Strangpressen und Kaltziehen von Zahnrädern.- 7.44 Kaltwalzen von Schneckenverzahnungen.- 7.45 Warmpressen von Verzahnungen.- 7.5 Schrifttum zu Kapitel 7.- 8 Entwurf und Berechnung von Verzahnwerkzeugen.- 8.1 Wälzfräser für Stirnräder.- 8.11 Zahnform und Bestimmungsgrößen.- 8.12 Beziehungen zwischen Wälzfräser und Werkrad.- 8.13 Wälzfräser — Größen und Bauformen.- 8.14 Wälzfräsertoleranzen.- 8.15 Wälzfräser mit Anspitzung für Gerad- und Schrägstirnräder.- 8.16 Anspitzung des Wälzfräsers für Stirnräder mit Doppelschrägverzahnung — Einfluß der Nutbreite.- 8.17 Wälzfräser mit Protuberanz.- 8.18 Wälzfräser mit Kopfkantenbrecher.- 8.2 Wälzfräser für Schneckenräder (von Zylinderschneckengetrieben).- 8.21 Fräservorschub.- 8.22 Schneckenradwälzfräser mit Anspitzung.- 8.23 Schneckenradwälzfräser mit einem oder wenigen Schneidzähnen.- 8.24 Größe der Schneckenradwälzfräser.- 8.25 Zahnform der Schneckenradwälzfräser.- 8.3 Schneidräder.- 8.31 Schneidradarten, Größen und Abmessungen.- 8.32 Schneidradtoleranzen.- 8.33 Beziehungen zwischen Schneidrad und Werkrad.- 8.34 Schneidräder mit Protuberanz.- 8.35 Schneidräder für Schräg- und Pfeilverzahnung.- 8.4 Zahnrad-Hobelkämme.- 8.41 Hobelkammarten und -abmessungen.- 8.42 Genauigkeit.- 8.43 Beziehungen zwischen Hobelkamm und Werkrad.- 8.5 Formfräser für Geradstirnräder.- 8.51 Mehrzweckfräser-Vorzugsreihen.- 8.52 Einzweckfräser.- 8.53 Berechnen und Aufzeichnen des Fräserprofils.- 8.6 Formfräser für Schrägstirnräder und Schnecken.- 8.61 Scheibenfräser für die verschiedenen Schneckenarten.- 8.62 Berechnung des Scheibenfräserprofils für Evolventenschnecken und Schrägstirnräder.- 8.7 Schaberäder.- 8.71 Wahl des Achskreuzungswinkels.- 8.72 Schaberadabmessungen.- 8.73 Änderung der Schaberadverzahnung durch Scharfschleifen.- 8.74 Beispiel für die Auslegung eines Schaberades.- 8.8 Sinter-Werkzeuge.- 8.9 Schrifttum zu Kapitel 8.- 9 Beispiele und Sonderprobleme.- 9.1 Bestimmung der Verzahnungsdaten bei gegebenem Achsabstand.- 9.11 Stirnräder mit Geradverzahnung — Achsabstand vorgeschrieben.- 9.12 Stirnradpaar mit Schräg Verzahnung — Achsabstand vorgegeben (V-Verzahnung).- 9.13 Stirnradpaar mit Schrägverzahnung — Achsabstand vorgegeben (Nullverzahnung).- 9.2 Profil-Korrekturen (Zahnhöhenballigkeit).- 9.21 Bestimmung der Profilkorrektur bei einem hochbelasteten Getriebe hoher Genauigkeit.- 9.22 Bestimmung der Profilkorrektur bei einem niedrig belasteten Getriebe handelsüblicher Genauigkeit.- 9.3 Lastverteilung über die Zahnbreite bei breiten Ritzeln.- 9.31 Untersuchung auf einseitiges Zahntragen bei einem Stirnrad geringer Härte mit Doppel-Schrägverzahnung.- 9.32 Berechnung der Lastverteilung über die Zahnbreite und der erforderlichen Schrägungswinkelkorrektur.- 9.4 Entwurf schneilaufender Getriebe — Berechnung der dynamischen Zahnkräfte.- 9.41 Beispiel für den Entwurf eines Turbinengetriebes.- 9.5 Schrifttum zu Kapitel 9.