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| Table of contents |
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2 Arten von Zahnrädern 3 Sonderformen 4 Anwendung |
Allgemeines
Als Zahnrad bezeichnet man ein Rad, dessen Umfang mit kleinen Erhöhungen und Vertiefungen versehen ist, die so genannten Zähnen und Zahnlücken. Die Form der Kraftübertragung ist eine formschlüssige Verbindung. Die Zähne haben eine solche Form, dass sie aneinander abrollen können. Um eine ruckfreie Drehung beider Zahnräder zu erreichen, müssen immer mindestens zwei Zähne in Eingriff stehen. Die Kurve einer Zahnform bezeichnet man als Evolvente.
Zahnräder werden vor allem in Getriebe eingesetzt. Dazu werden sie auf Wellen oder Achsen gelagert bzw. so angebracht, dass ihre Zähne ineinander greifen und so die Drehbewegung des einen Zahnrades auf das andere übertragen werden kann. Dabei kehrt sich die Drehrichtung um, was ein gewünschter Effekt dieser Anordnung sein kann. Sind die Räder unterschiedlich groß, so kann entsprechend der physikalischen Gesetze (Kraft mal Weg ist konstant) die Drehgeschwindigkeit erhöht bzw. verlangsamt werden, wobei die Drehkraft vermindert bzw. erhöht wird. Auf diese Weise können Zahnräder auch der Übersetzung von Kräften und Geschwindigkeiten dienen.
Siehe auch: Zahnradbahn, Flaschenzug
Arten von Zahnrädern
geradverzahnte und schrägverzahnte Zahnräder
Die Drehachsen verlaufen parallel zu einander.
Kegelräder
Die Achsen stehen in einem Winkel (meist 90°) zueinander, müssen sich aber schneiden.
Schraubenräder
Die Achsen können ohne gemeinsamen Schnittpunkt irgendwie zueinander stehen, meist aber auch 90°. Schnecke
Eine besonders häufig angewandte Form ist die Schnecke und das Schneckenrad, die zusammen das Schneckengetriebe bilden. Bei der Schnecke werden die Zähne in Bezug zur Achse soweit gedreht (nahezu 90°), dass sie nicht mehr innerhalb einer Umrundung des Rades enden. Sie sind daher einer Schraube sehr ähnlich, wobei ein Gewindegang einem Zahn entsprechen.
Sonderformen
Zahnräder sind im allgemeinen kreisrund, es gibt jedoch auch Ausnahmen.Zahnstangen
Zahnstangen sind gerade Stangen.(also Kreise mit Durchmesser unendlich). Damit kann man eine drehende in eine lineare Bewegung umwandeln.
elliptische Zahnräder
Dabei müssen beide Räder zueinander genau abgestimmt werden, damit die beiden Wellen einen konstanten Abstand während der ganzen Drehung haben. Der Sinn ist der, dass sich während einer Umdrehung das Übersetzungsverhältnis ändert. Der Drehmittelpunkt der beiden Räder liegt jeweils genau in der Mitte der beiden Brennpunkte. Ist nur ein Rad elliptisch, so muss ein Rad auf einer Schwingachse laufen. Verwendet wurden solche Zahnräder bei Webmaschinen zum Festschlagen der Gewebe
Anwendung
Zahnräder finden Anwendung zum Beispiel im Uhrwerk einer (analogen) Uhr und verschiedenen Getrieben.