DE102006029153A1 - Inclined-toothed front wheel and straight-toothed front wheel constructing device, has construction model including computer-regulated description of tooth flank with analytical description of evolvent, which determines geometry of flank - Google Patents

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Abstract

The device has an input device inputting a value for a parameter of a primary-construction model. The model is changed depending on a preset parameter value to produce a three-dimensional construction model of a tooth connection. The connection is designed such that a tooth flank of tooth of one of inclined-toothed and straight-toothed front wheels (10, 11) has a form of an evolvent. The primary model has a computer-regulated description of the flank of the tooth. The flank description has a computer-interpretable analytical description of the evolvent, which determines geometry of the flank.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zum Konstruieren einer zwei Bestandteile umfassenden Zahnverbindung. Jeder Bestandteil dieser Zahnverbindung umfaßt ein Zahnrad oder ein Zahnrad-Segment.The The invention relates to an electronic device for constructing a two-part tooth connection. Every ingredient this tooth connection includes a gear or a gear segment.

Eine elektronische Konstruktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus US 6,587,741 B1 bekannt. Diese Konstruktionsvorrichtung hat Lesezugriff auf jeweils ein rechnerverfügbares Konstruktionsmodell jedes Bestandteils der Zahnverbindung. Diese Konstruktionsmodelle sind parametrisch, d. h. hängen von Parametern ab, die die Geometrie des Bestandteil-Konstruktionsmodells beschreiben und deren Werte ein Benutzer vorgeben und verändern kann.An electronic construction device having the features of the preamble of claim 1 is made US 6,587,741 B1 known. This design device has read access to a respective computer-available design model of each component of the tooth connection. These design models are parametric, that is, depend on parameters that describe the geometry of the constituent design model and whose values a user can specify and manipulate.

Die Geometrie einer Zahnflanke wird mit Hilfe einer Kurve zwischen Stützstellen beschrieben. Zwischen jeweils zwei Stützstellen wird die Kurve für die Zahnflanke näherungsweise durch ein Polynom beschrieben. Die Genauigkeit des Konstruktionsmodells hängt damit von der Anzahl und den Positionen der Stützstellen ab.The The geometry of a tooth flank is determined by means of a curve between interpolation points described. Between each two support points is the curve for the tooth flank approximately described by a polynomial. The accuracy of the design model depends on it from the number and positions of the interpolation points.

In US 4,868,761 wird ein programmierbares CAD/CAM-System beschrieben, das dreidimensionale Freiformflächen zu fertigen vermag. Die zu fertigende Oberfläche wird mathematisch beschrieben. Wie dies im Einzelnen geschieht, wird nicht dargelegt.In US 4,868,761 describes a programmable CAD / CAM system that can produce three-dimensional freeform surfaces. The surface to be produced is described mathematically. How this is done in detail is not explained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der die Genauigkeit des Konstruktionsmodells nicht von der Anzahl und den Positionen von Stützstellen abhängt.Of the Invention is based on the object, a construction device to provide with the features of the preamble of claim 1, when the accuracy of the design model does not depend on the number and the positions of interpolation points depends.

Die Aufgabe wird durch eine Konstruktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The Task is by a construction device with the features of claim 1. advantageous Embodiments are specified in the subclaims.

Die Konstruktionsvorrichtung ist zum Erzeugen eines rechnerverfügbaren dreidimensionalen Konstruktionsmodells der Zahnverbindung durch Verändern eines Anfangs-Konstruktionsmodells ausgelegt. Dieses Anfangs-Konstruktionsmodell umfaßt mindestens einen Parameter.The Construction device is for generating a computer-accessible three-dimensional Construction model of the tooth connection by changing a Designed initial design model. This initial design model comprises at least one parameter.

Die Zahnverbindung ist so gefertigt, daß jede Zahnflanke jedes Zahns jedes Bestandteils die Form einer Evolvente aufweist. Erfindungsgemäß umfaßt das Anfangs-Konstruktionsmodell jeweils eine rechnerverfügbare Beschreibung jeder Zahnflanke jedes Zahns jedes Bestandteils. Die Zahnflanken-Beschreibung umfaßt eine rechnerauswertbare analytische Beschreibung einer Evolvente, die die Geometrie der Zahnflanke festlegt.The Tooth connection is made so that each tooth flank of each tooth each component has the shape of an involute. According to the invention, the initial design model comprises each one computer-accessible Description of each tooth flank of each tooth of each component. The Tooth flank description includes a computer-analyzable analytical description of an involute, which determines the geometry of the tooth flank.

Die Konstruktionsvorrichtung weist Eingabegerät zum Eingeben jeweils eines Werts für jeden Parameter auf. Das Anfangs-Konstruktionsmodell wird in Abhängigkeit vom eingegebenen Wert des mindestens einen Parameters verändert. Dieser Parameter ist ein Parameter der Beschreibung der Flanke mittels der Evolventen.The Construction device has input device for inputting one each Value for every parameter. The initial design model becomes dependent changed from the entered value of the at least one parameter. This Parameter is a parameter of the description of the edge by means of the involute.

Die erfindungsgemäße Konstruktionsvorrichtung umfaßt ein Anfangs-Konstruktionsmodell, welches die Bestandteile der Zahnverbindung analytisch beschreiben. Diese analytische Beschreibung ist wesentlich genauer als eine näherungsweise Beschreibung durch Interpolationskurven oder Splines zwischen Stützstellen. darüber hinaus hat die Verwendung einer Näherungslösung mit Stützstellen den Nachteil, daß die Genauigkeit des Konstruktionsmodells stark und in nicht vorhersagbarer Weise von der Anzahl und den Positionen der Stützstellen abhängt. Bei wenigen Stützstellen ist das Modell zu ungenau. Bei vielen Stützstellen erfordert die Verarbeitung des Konstruktionsmodells eine hohe Rechenleistung, was zu einer langen Laufzeit führt. Beides ist von Nachteil.The Construction device according to the invention comprises an initial design model that describes the components of the tooth connection describe analytically. This analytical description is much more accurate as an approximate Description by interpolation curves or splines between interpolation points. about that In addition, the use of an approximate solution with nodes has the disadvantage that the accuracy of the design model strongly and unpredictably depends on the number and positions of the support points. at few support points the model is too inaccurate. Many interpolation points require processing of the design model high computing power, resulting in a long term leads. Both are disadvantageous.

Jede Zahnflanke der Zahnverbindung wird als Evolvente beschrieben. Werden die Zahnflanken aus einem Rohteil durch ein Wälzverfahren (Hüllschnittverfahren) hergestellt, so vollführt ein rundes Werkzeug eine Abrollbewegung. Diese Abrollbewegung bewirkt, daß die Geometrie der Zahnflanke eine Kurve beschreibt, die eine Evolvente ist. Wird ein straff gespannter Faden von einem Zylinder abgewickelt, so beschreibt jeder Punkt auf dem gestrafften Teil des Fadens eine Kreisevolvente.each Tooth flank of the tooth connection is described as involute. Become the tooth flanks from a blank by a rolling process (Hüllschnittverfahren) made, so performed a round tool a rolling motion. This rolling movement causes that the The geometry of the tooth flank describes a curve that is an involute is. If a taut thread is unwound from a cylinder, so each point on the tightened part of the thread describes one Involute.

Eine Zahnverbindung mit Zahnflanken, die die Form von Evolventen haben, hat gewünschte technische Eigenschaften: Zwei korrespondierende Zahnräder sind ständig im Eingriff miteinander, und die Verbindung ist unempfindlich gegenüber Änderungen des Abstands zwischen den Drehachsen der Zahnverbindung. Die Zahnflanken rollen aneinander ab und gleiten nicht aneinander vorbei oder gar aneinander ab. Daher werden die Zahnflanken auch dann bevorzugt in Form von Evolventen gefertigt, wenn als Fertigungsverfahren nicht ein Wälzverfahren angewendet wird.A tooth connection with tooth flanks, which have the shape of involute, has desired technical characteristics: two corresponding gears are constantly engaged with each other, and the verbin is insensitive to changes in the distance between the axes of rotation of the tooth connection. The tooth flanks roll off each other and do not slide past each other or even against each other. Therefore, the tooth flanks are also preferably made in the form of involutes, if not a rolling process is used as a manufacturing process.

Die Konstruktionsvorrichtung erzeugt ein rechnerverfügbares dreidimensionales Konstruktionsmodell einer Zahnverbindung. Dieses Konstruktionsmodell umfaßt rechnerverfügbare Konstruktionsmodelle der Bestandteile der Zahnverbindung. Das Konstruktionsmodell der Zahnverbindung läßt sich beispielsweise für folgende technische Anwendungen verwenden:

  • – Durch Auswertung des Konstruktionsmodells wird die Zahnverbindung untersucht, ohne daß bereits eine reale Zahn verbindung vorzuliegen braucht. Dadurch sind Untersuchungen frühzeitig im Produktentstehungsprozeß möglich. Beispielsweise wird das Gewicht der Zahnverbindung vorhergesagt. Oder eine Toleranzuntersuchung wird mittels des Konstruktionsmodells durchgeführt. Hierbei werden die Abmessungen der Bestandteile innerhalb vorgegebener Toleranzen variiert. Mit Hilfe der Bestandteil-Konstruktionsmodelle werden Simulationen durchgeführt. In den Simulationen wird z. B. das resultierende Spiel der Zahnverbindung ermittelt und mit einer vorgegebenen Schranke verglichen.
  • – Das Konstruktionsmodell der Zahnverbindung wird vernetzt. Gemäß der Methode der Finiten Elemente wird eine Untersuchung der Zahnverbindung z. B. auf Betriebsfestigkeit, auf Schwingungen, auf Verschleiß und/oder auf die Lebensdauer durchgeführt.
  • – Auf Basis des Konstruktionsmodells werden Zeichnungen der Zahnverbindung erzeugt und ausgedruckt. Diese Zeichnungen zeigen die Zahnverbindung aus verschiedenen Blickrichtungen und sind bemaßt. Diese Zeichnungen werden verwendet, um die Zahnverbindung zu fertigen.
  • – Eine reale Zahnverbindung wird gefertigt. Die gefertigte reale Zahnverbindung umfaßt beispielsweise mehrere Zahnräder oder eine Welle und eine Nabe. Um diesen Prototyp herzustellen, wird ein Werkstück durch Fräsen in eine Form gebracht, die durch das Konstruktionsmodell der Zahnverbindung vorgegeben ist. Das Konstruktionsmodell steuert somit den Fertigungsvorgang.
  • – Durch Analyse des Konstruktionsmodells werden Referenz-Meßpunkte definiert. Das Konstruktionsmodell liefert die exakten Positionen dieser Meßpunkte in einem vorgegebenen Referenz-Koordinatensystem. Eine reale Zahnverbindung wird so wie durch das Konstruktionsmodell vorgegeben gefertigt. Die reale Zahnverbindung wird in einem Koordinatensystem positioniert und orientiert. Dieses Koordinatensystem wird mit dem Referenz-Koordinatensystem in eine Beziehung ge bracht. Die reale Zahnverbindung wird vermessen, und zwar an Meßpunkten im Koordinatensystem, die den Referenz-Meßpunkten im Referenz-Koordinatensystem entsprechen. Ermittelt wird der jeweilige Abstand zwischen dem Referenz-Meßpunkt und dem gemessenen Meßpunkt. Bei einer nahezu exakten Fertigung sind alle Abstände gleich Null. In der Realität wird verlangt, daß die Abstände eine zuvor festgelegte Toleranz einhalten. In der Praxis treten hingegen oft Abweichungen auf, die die Toleranz übersteigen. Dadurch wird die reale Zahnverbindung mit dem Konstruktionsmodell verglichen.
The design device creates a computer-available three-dimensional design model of a tooth connection. This design model includes computer-available design models of the components of the tooth connection. The design model of the tooth connection can be used, for example, for the following technical applications:
  • - By evaluation of the design model, the tooth connection is examined without the need for a real tooth connection already exists. As a result, investigations are possible early in the product development process. For example, the weight of the tooth connection is predicted. Or a tolerance examination is carried out by means of the design model. Here, the dimensions of the components are varied within predetermined tolerances. Simulations are performed using the constituent design models. In the simulations z. B. determines the resulting game of the tooth connection and compared with a predetermined barrier.
  • - The design model of the tooth connection is networked. According to the method of the finite elements, an examination of the tooth connection z. As to durability, to vibrations, wear and / or carried out on the life.
  • - Drawings of the tooth connection are generated and printed on the basis of the design model. These drawings show the tooth connection from different directions and are dimensioned. These drawings are used to make the tooth connection.
  • - A real tooth connection is made. The fabricated real tooth connection includes, for example, a plurality of gears or a shaft and a hub. To make this prototype, a workpiece is machined into a shape dictated by the design model of the tooth connection. The design model thus controls the manufacturing process.
  • - By analyzing the design model, reference measurement points are defined. The design model provides the exact positions of these measurement points in a given reference coordinate system. A real tooth connection is made as dictated by the design model. The real tooth connection is positioned and oriented in a coordinate system. This coordinate system is related to the reference coordinate system. The real tooth connection is measured, namely at measuring points in the coordinate system, which correspond to the reference measuring points in the reference coordinate system. The respective distance between the reference measuring point and the measured measuring point is determined. With a nearly exact production all distances are equal to zero. In reality, it is required that the distances comply with a predetermined tolerance. In practice, however, deviations often occur that exceed the tolerance. This compares the real tooth connection with the design model.

Vorzugsweise umfaßt das Konstruktionsmodell zusätzlich eine rechnerverfügbare Kurve, die den jeweiligen Zahnfuß beschreibt. Diese Kurve legt insbesondere die Fußrundung fest. Die Zahnflanke wird vorzugsweise als mittels der Evolvente und der Kurve des Zahnfußes beschrieben.Preferably comprises the construction model in addition a computer-accessible Curve that describes the respective tooth root. This curve lays especially the foot rounding firmly. The tooth flank is preferably as by means of the involute and the curve of the tooth base described.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:in the The following is an embodiment the invention described in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1. zwei Stirnräder gemäß DIN 3960; 1 , two spur gears in accordance with DIN 3960;

2. vier Welle-Nabe-Verbindungen DIN 5480; 2 , four shaft-hub connections DIN 5480;

3. ein Tellerrad und ein Ritzel im Eingriff; 3 , a ring gear and a pinion engaged;

4. Kupplungsflansch, Hinterachswelle und Wellenkegelrad; 4 , Coupling flange, rear axle and bevel gear;

5. eine Veranschaulichung des kontinuierlichen Walzfräsens; 5 , an illustration of continuous milling;

6. das Fräsen einer Zahnlücke mit einem Profilscheiben-Fräser; 6 , the milling of a tooth gap with a profile disc cutter;

7. Größen, die ein Stirnrad einer Zahnverbindung bestimmen,; 7 , Quantities that determine a spur gear of a tooth connection;

8. Größen an einer Evolvente; 8th , Sizes at an involute;

9. weitere Größen an einer Evolvente; 9 , other sizes on an involute;

10. die Steigungshöhe und den Steigungswinkel eines Schrägstirnrades; 10 , the pitch height and the pitch angle of a helical gear;

11. ein Gesamtmodell einer Zahnverbindung; 11 , an overall model of a tooth connection;

12. eine geometrische und analytische Beschreibung eines Bogenstücks; 12 , a geometric and analytical description of a curve piece;

13. die Abhängigkeit eines Punkts der Evolvente von weiteren Größen; 13 , the dependence of a point of the involute of further sizes;

14. die Berechnung des Verdrehwinkels und der Zahnlückenweite; 14 , the calculation of the angle of rotation and the tooth gap width;

15. die Berechnung des Verdrehwinkels der Evolvente für Innenverzahnungen; 15 , the calculation of the involute angle of rotation for internal gears;

16. verschiedene Bezugsprofile der Evolventenverzahnung; 16 , various reference profiles of the involute toothing;

17. ein Werkzeugbezugsprofil; 17 , a tool reference profile;

18. die Erzeugung einer Fußausrundung; 18 , the creation of a foot rounding;

19. die Zusammenhänge bei der Erzeugung einer Fußrundungskurve; 19 , the relationships in creating a footing curve;

20. die geometrische Beschreibung eines Punktes auf der Fußrundungskurve; 20 , the geometric description of a point on the footing curve;

21. die Trigonometrie der Kopfabrundung; 21 , the trigonometry of the head rounding;

22. das Abrollen des Werkzeugs beim Fertigen eines Zahnrades; 22 , the rolling of the tool when manufacturing a gear;

23. einen Ausschnitt aus dem Bezugsprofil; 23 , a section of the reference profile;

24. wie eine Kurve dem Konstruktionswerkzeug verfügbar gemacht wird; 24 , how to make a curve available to the design tool;

25. eine Veranschaulichung des Wälzfaktors G; 25 , an illustration of the rolling factor G;

26. das Verschneiden von verkürzter Evolvente und Fußrundungskurve; 26 , the blending of shortened involute and footing curve;

27. die Generierung eines Zahnlücken-Profils mittels der Kurve von 26 und Kreisteilstücken; 27 , the generation of a gullet profile by means of the curve of 26 and circular section pieces;

28. schematisch die beiden Zentralkurven für Gerad- und Schrägverzahnung; 28 , schematically the two central curves for straight and helical gearing;

29. eine Zahnwellen-Verbindung mit Evolventenflanken; 29 , a toothed shaft connection with involute flanks;

30. die Geometrien der Zahnlücken von welle und Nabe; 30 , the geometries of the tooth gaps of shaft and hub;

31. die Positivgeometrie einer Nabeverzahnung; 31 , the positive geometry of a hub toothing;

32. zwei Varianten von Wellenausläufen; 32 , two variants of shaft outlets;

33. zwei Varianten einer Nabeverzahnung. 33 , two variants of a hub toothing.

Im Ausführungsbeispiel wird die Konstruktionsvorrichtung zur Konstruktion von folgenden Zahnverbindungen verwendet:

  • – einer Stirnradverzahnung gemäß DIN 3960,
  • – einer Welle-Nabe-Verbindung gemäß DIN 5480 und
  • – einem Tellerrad und einem Ritzel, das in das Tellerrad eingreift.
In the exemplary embodiment, the construction device is used to construct the following tooth connections:
  • - a spur gear toothing according to DIN 3960,
  • - A shaft-hub connection according to DIN 5480 and
  • - A ring gear and a pinion, which engages in the ring gear.

1 zeigt oben ein schrägverzahntes Stirnrad 10 und unten ein geradverzahntes Stirnrad 11 mit Unterschnitt, beide gemäß DIN 3960. 1 shows above a helical spur gear 10 and below a straight toothed spur gear 11 with undercut, both according to DIN 3960.

Gemäß DIN 5480 werden Zahnwellen-Verbindungen dazu eingesetzt, Wellen und Naben lösbar verschiebbar oder fest zu verbinden. Die Zahnwellen-Verbindungen besitzen die für die Drehmomentübertragung und die Zentrierung erforderlichen Eigenschaften. Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal dieser Verzahnungssysteme ist der Eingriffswinkel, der 30°, 37,5° oder 45° beträgt. Verbindungen mit 30° Eingriffswinkel haben den weitesten Anwendungsbereich erlangtAccording to DIN 5480, splined shaft connections are used to detach shafts and hubs slidable or firmly connected. The toothed shaft connections have the properties required for torque transmission and centering. The essential distinguishing feature of these gear systems is the pressure angle, which is 30 °, 37.5 ° or 45 °. Connections with 30 ° pressure angle have reached the widest range of application

2 zeigt Bestandteile einer Welle-Nabe-Verbindungen DIN 5480. Hierbei zeigt 2 von oben nach unten:

  • – eine Nabe 12 gemäß DIN 5480 ohne Auslauf,
  • – eine Welle 13 gemäß DIN 5480 ohne Auslauf,
  • – eine Welle 14 gemäß DIN 5480 mit Auslaufradius und
  • – eine Welle 15 gemäß DIN 5480 mit Auslaufradius und Gerade.
2 shows components of a shaft-hub connections DIN 5480. This shows 2 from top to bottom:
  • - a hub 12 according to DIN 5480 without outlet,
  • - a wave 13 according to DIN 5480 without outlet,
  • - a wave 14 according to DIN 5480 with outlet radius and
  • - a wave 15 according to DIN 5480 with discharge radius and straight line.

3 zeigt ein Tellerrad 16 und ein Ritzel 17. Das Ritzel 17 greift in das Tellerrad 16 ein. 3 shows a ring gear 16 and a pinion 17 , The pinion 17 grips the ring gear 16 one.

4 zeigt einen Kupplungsflansch 18, eine Hinterachswelle 19 und ein Wellenkegelrad 20 eines Hinterachsgetriebes eines Kraftfahrzeugs. In diesem Beispiel tritt ebenfalls eine Zahnverbindung auf. 4 shows a coupling flange 18 , a rear axle 19 and a bevel gear 20 a Hinterachsgetriebes of a motor vehicle. In this example, too, a tooth connection occurs.

Beim Fertigen der Zahnverbindung wird zunächst jeweils ein Rohteil jedes Bestandteils der Zahnverbindung erzeugt. Aus diesen Rohteilen werden anschließend die Zahnlücken herausgefräst oder auf andere Weise entfernt, so daß die Zähne übrigbleiben. Vorzugsweise erzeugt die Konstruktionsvorrichtung daher zwei Konstruktionsmodelle:

  • – ein Konstruktionsmodell, das die Rohteile der Bestandteile der Zahnverbindung beschreibt, und
  • – ein Konstruktionsmodell, das quasi als Negativ die Geometrie der Zahnlücken beschreibt.
When manufacturing the tooth connection, a blank of each component of the tooth connection is first generated in each case. From these blanks, the tooth spaces are then milled or otherwise removed so that the teeth remain. Preferably, the construction device therefore produces two design models:
  • A design model describing the blanks of the components of the tooth connection, and
  • - A design model that describes the geometry of the tooth gaps as a negative.

Das Konstruktionsmodell der Zahnverbindung ist dann die Differenzmenge aus Rohteile-Konstruktionsmodell und Zahnlücken-Konstruktionsmodell.The Construction model of the tooth connection is then the difference from blank design model and gullet design model.

Um einerseits eine hohe Verzahnungsgenauigkeit zu erzielen, andererseits möglichst wirtschaftlich zu fertigen, wird eine Zahnverbindung häufig in zwei Schritten gefertigt: Im ersten Schritt wird mit großen Vorschüben und einer hohen Schnittgeschwindigkeit verzahnt. Im zweiten Schritt wird eine Feinbearbeitung durchgeführt. Zum Vorverzahnen werden hauptsächlich das Wälzfräsen, das Wälzstoßen und für Großverzahnungen das Wälzhobeln eingesetzt. Das Feinbearbeiten wird vor allem durch Wälz- oder Formschleifen durchgeführt. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zahnverbindungen werden auch in G. Niemann & H. Winter: Maschinenelemente Band 2: Getriebe allgemein, Zahnradgetriebe – Grundlagen, Stirnradgetriebe, 2. Aufl., Springer-Verlag, 1989, beschrieben.Around on the one hand to achieve a high gear accuracy, on the other hand preferably To manufacture economically, a tooth connection is often used in made in two steps: the first step is with large feeds and meshed with a high cutting speed. At the second step a fine machining is carried out. For Vorverzahnen be mainly hobbing, the Wälzstoßen and Planing for large gearings used. The finishing is mainly by Wälz- or Mold grinding performed. Various Methods for producing tooth connections are also described in G. Niemann & H. Winter: Machine Elements Volume 2: Gears in General, Gears - Basics, Helical gear, 2nd edition, Springer-Verlag, 1989, described.

Bei Anwendung eines Wälzverfahrens (Hüllschnittverfahrens) wird das Zahnprofil durch eine Abrollbewegung zwischen dem Werkzeug und dem herzustellenden Zahnrad erzeugt. Anstelle des Werkzeugs kann auch eine Planverzahnung, die durch das Werkzeug verkörpert wird, eingesetzt werden. Dabei bestehen die gleichen kinematischen Verhältnisse wie beim Lauf der Räder im Getriebe. Diese spangebende Formung im Wälzverfahren kann durch Hobeln, Fräsen, Stoßen, Schaben und Schleifen erfolgen.at Application of a rolling process (Hüllschnittverfahrens) The tooth profile is caused by a rolling movement between the tool and the gear to be produced. Instead of the tool can also be a planer toothing, which is embodied by the tool, be used. There are the same kinematic conditions like the wheels in the transmission. This cutting shaping in the rolling process can be achieved by planing, milling, Bump, Cockroaches and grinding done.

Beim Walzen wird die Zahnflanke von einem Werkzeug mit geradem Bezugsprofil, bei gleichzeitiger Bewegung des Werkstückes, erzeugt. Hierbei wird die Zahnflanke als eine Evolvente erzeugt. In jeder Lage tangieren die Schneiden des Profils, so daß die Zahnflanke aus einer Folge von Hüllschnitten entsteht.At the Rolling becomes the tooth flank of a tool with a straight reference profile, with simultaneous movement of the workpiece, generated. This is the tooth flank is created as an involute. In every situation tangent the cutting edges of the profile, so that the tooth flank of a Sequence of Hüllschnitten arises.

Bei einem kontinuierlichen Wälzverfahren wird Span kontinuierlich bis zur Fertigstellung aller Zähne eines zu fertigenden Bestandteils der Zahnverbindung abgenommen. Werkzeug und Werkstück drehen sich dabei wie zwei kämmende Zahnräder (Schneid-, Schabe- oder Walzrad) oder wie Schnecke (Fräs-, Schabe- oder Schleifschnecke) und Schneckenrad. 5 veranschaulicht das kontinuierliche Walzfräsen.In a continuous rolling process, chip is continuously removed until completion of all teeth of a component of the tooth connection to be manufactured. Tool and workpiece rotate like two meshing gears (cutting, scraping or rolling) or like worm (milling, scraper or grinding worm) and worm wheel. 5 illustrates continuous milling.

Beim Teil-Wälzverfahren wird die Zahnlücke ebenso von der geraden Flanke des Werkzeugs als Hüllschnitt erzeugt, jedoch ist die Wälzbewegung des Werkzeugs nicht mehr durchlaufend, sondern hin- und hergehend. Nach dem Wälzvorgang wird das Werkzeug außer Eingriff gebracht und nach Weiterschalten des Zahnrades um einen oder mehrere Zähne (Teilvorgang) der nächste Arbeitsgang in gleicher Weise ausgeführt.At the Part-generating method becomes the tooth gap as well from the straight edge of the tool as Hüllschnitt generated, however, is the rolling motion the tool no longer running, but back and forth. After the rolling process the tool will be out of action Intervention brought and after switching the gear to one or more teeth (Sub-operation) the next Operation executed in the same way.

Beim Profilverfahren wird das herzustellende Zahnrad ohne Wälzbewegung erzeugt. Hier hat das Werkzeug das Profil der Zahnlücken und wird in Richtung der Zahnflanken bewegt. Bei diesem Verfahren berühren sich Werkzeug und Zahnrad im ganzen Profil.At the Profile process is the gear to be produced without rolling motion generated. Here the tool has the profile of the tooth gaps and is moved in the direction of the tooth flanks. This method is touching Tool and gear in the whole profile.

Beim Teil-Profilverfahren schleift bzw. schneidet das profilierte Werkzeug (Scheiben- oder Fingerfräser, Stoß- oder Stanzwerkzeug, Räumnadel oder Schleifscheibe) eine Zahnlücke und nach dem Teilvorgang die nächste. Beim Komplett-Profilverfahren wird das ganze Zahnrad mit einem Stanz-, Zieh- oder Räumwerkzeug in einem Schnitt- oder Ziehvorgang verzahnt. 6 veranschaulicht, wie eine Zahnlücke mit einem Profilscheiben-Fräser gefräst wird.In the part profile process, the profiled tool (disc or end mill, impact or punching tool, broach or grinding wheel) grinds or cuts one tooth gap and the next after the parting process. In the complete profile process, the entire gearwheel is toothed with a punching, drawing or broaching tool in a cutting or drawing process. 6 illustrates how a tooth gap is milled with a profile disc cutter.

Bei der Herstellung im räumlichen Formverfahren dient eine „Form", die eine vollständige räumliche Matrize des Zahnrades darstellt. Die Zahnräder werden hier als Ganzes (mit Zähnen, evtl. Stirnnocken, Klauen usw.) gegossen, gesintert, gepreßt oder gespritzt.at the production in the spatial Molding process is a "mold" that forms a complete spatial matrix represents the gear. The gears are here as a whole (with teeth, possibly forehead cams, claws, etc.) poured, sintered, pressed or injected.

Die Zahnflanke stellt den wichtigsten Teil des Zahnrades dar. Sie gewährleistet, daß zwei Zahnräder ständig im Eingriff und gegenüber Achsabstandsänderungen unempfindlich sind. Des Weiteren muß die Zahnflanke so beschaffen sein, daß die Zahnräder nicht aufeinander abgleiten, sondern abrollen. So ist der Verschleiß sehr gering. Diese Eigenschaft wird durch die so genannte Kreisevolvente erreicht.The Tooth flank represents the most important part of the gear. It ensures that two Cogs constantly in the Intervention and opposite center distance insensitive. Furthermore, the tooth flank must procure this way be that the gears do not slide on each other, but roll off. So the wear is very low. This property is achieved by the so-called circle involute.

Wird ein straff gespannter Faden von einem Zylinder abgewickelt, so beschreibt jeder Punkt auf dem gestrafften Teil des Fadens eine Kreisevolvente. Das heißt, alle Punkte einer Tangente (der Erzeugenden), die auf einem Kreis abwälzt, beschreiben Kreisevolventen. Bei Zahnrädern wird dieser Kreis als Grundkreis bezeichnet. Mit dem Grundkreisradius rb ist daher die Evolvente eindeutig bestimmt. Der Fußpunkt T der Erzeugenden auf dem Grundkreis ist der Krümmungsmittelpunkt der Evolvente im zugehörigen Punkt Y. Die Flankennormale tangiert also stets den Grundkreis.If a taut thread is unwound from a cylinder, each point on the tightened part of the thread describes a circle involute. That is, all points of a tangent (the generator) that circulates on a circle describe circle involutes. For gears, this circle is called the base circle. With the base circle radius r b , therefore, the involute is uniquely determined. The base point T of the generatrix on the base circle is the center of curvature of the involute in the corresponding point Y. The flank normal thus always affects the base circle.

Aus W. Matek et al.: Maschinenelemente-Normung, Berechnung und Gestaltung, Vieweg-Verlag, 2001, sind verschiedene Größen bekannt, die ein Stirnrad einer Zahnverbindung beschreiben. 7 veranschaulicht diese Größen. 8 und 9 veranschaulichen die Größen an einer Evolvente.From W. Matek et al .: Machine Element Standardization, Calculation and Design, Vieweg-Verlag, 2001, various sizes are known which describe a spur gear of a tooth connection. 7 illustrates these sizes. 8th and 9 illustrate the sizes of an involute.

Die Anzahl der Zähne auf dem Radumfang wird mit z bezeichnet. Gemäß DIN 3960 ist der Modul m des Bezugsprofils der Normalmodul mn Modul im Normalschnitt der Stirnverzahnung. Es ist

Figure 00120001
The number of teeth on the wheel circumference is denoted by z. According to DIN 3960, the modulus m of the reference profile is the normal modulus m n modulus in the normal section of the spur toothing. It is
Figure 00120001

Hierbei ist β der Schrägungswinkel und mt das Stirnmodul. Ein Modul ist ein Maß, das z. B. in [mm] gemessen wird.Here, β is the helix angle and m t is the forehead module. A module is a measure that z. B. measured in [mm].

Der Teilzylinder ist gemäß DIN 3960 die Bezugsfläche für die Stirnverzahnung. Seine Achse fällt mit der Führungsachse des Rades (Radachse) zusammen. Dementsprechend fungiert bei einer Zahnstange die Teilebene als die Zahnstangen-Bezugsebene. Der Teilkreis ist der Schnitt des Teilzylinders mit einer Stirnschnittebene. Der Teilkreisdurchmesser d läßt sich gemäß der Rechenvorschrift

Figure 00120002
berechnen.The partial cylinder is according to DIN 3960 the reference surface for the spur toothing. Its axis coincides with the guide axis of the wheel (wheel axle). Accordingly, in a rack, the part plane functions as the rack reference plane. The pitch circle is the section of the part cylinder with a front section plane. The pitch diameter d can be according to the calculation rule
Figure 00120002
to calculate.

Der Grundzylinder ist gemäß DIN 3960 derjenige zum Teilzylinder koaxiale Zylinder, der für die Erzeugung der Evolventenfläche (Evolventenschraubenfläche) bestimmend ist. Größen am Grundzylinder werden mit dem Index b angegeben.Of the Base cylinder is in accordance with DIN 3960 the one to the cylinder part coaxial cylinder, for the production the involute area (Involute helical) is determinative. Sizes on the base cylinder are indicated by the index b.

Auch die folgenden Begriffsdefinitionen stammen aus DIN 3960. Der Grundkreis ist der Schnitt des Grundzylinders mit einer Stirnebene; die Evolventen des Grundkreises enthalten die nutzbaren Teile der Zahnprofile. Der Grundkreisdurchmesser db läßt sich gemäß der Rechenvorschrift

Figure 00120003
berechnen. Hierbei ist αt der Stirneingriffswinkel.The following definitions also come from DIN 3960. The base circle is the section of the base cylinder with a frontal plane; The involutes of the base circle contain the usable parts of the tooth profiles. The base circle diameter d b can be in accordance with the calculation rule
Figure 00120003
to calculate. Here, α t is the prewarning angle.

Die (stets in einem Stirnschnitt liegende) Evolvente ist gemäß DIN 3960 in dem beliebigen Punkt Y um den Stirnprofilwinkel αyt gegen den Radius (Mittelpunktstrahl) durch Y geneigt. Der Stirnprofilwinkel läßt sich gemäß der Rechenvorschrift

Figure 00130001
berechnen.The involute (always in a frontal section) is inclined according to DIN 3960 in the arbitrary point Y to the front profile angle α yt against the radius (center beam ) by Y. The face profile angle can be according to the calculation rule
Figure 00130001
to calculate.

Der Stirneingriffswinkel αt ist der spitze Winkel zwischen der Tangente an die Evolvente in ihrem Schnittpunkt mit dem Teilkreis und dem Radius (Mittelpunktsstrahl) durch diesen Schnittpunkt. Es gilt:

Figure 00130002
The prism engagement angle α t is the acute angle between the tangent to the involute in its intersection with the pitch circle and the radius (midpoint beam) through that intersection. The following applies:
Figure 00130002

Im Normalschnitt durch eine Evolventenschraubenfläche ist die in einem beliebigen Punkt Y an diese Fläche gelegte Tangente gegen den Halbmesser (Mittelpunktstrahl) durch Y um den Normalprofilwinkel αyn geneigt. Der entsprechende Neigungswinkel am Teilzylinder ist der Normaleingriffswinkel αn; er ist gleich dem Profilwinkel αP des Bezugsprofils. Es gilt: tanαn = tanαt·cosβ tanαyn = tanαyt·cosβy In the normal section through an involute screw surface, the tangent to the radius (center beam) placed at this point on any surface Y is inclined by Y about the normal profile angle α yn . The corresponding inclination angle at the sub-cylinder is the normal engagement angle α n ; it is equal to the profile angle α P of the reference profile. The following applies: tanα n = tanα t · cosβ tanα yn = tanα yt · cosβ y

Bei einem geradverzahnten Stirnrad ist β = 0 und αn = αt = α sowie αyn = αyt = αy.For a straight-toothed spur gear, β = 0 and α n = α t = α and α yn = α yt = α y .

Der durch den Evolventen-Ursprungspunkt U und den Berührpunkt T der Tangente vom Punkt Y an den Grundkreis bestimmte Zentrierwinkel ist der Wälzwinkel ξy der Evolvente. Der Grundkreisbogen UT ist gleich dem Tangentenabschnitt YT. Daher gilt: ξy = tanαyt The centering angle determined by the involute origin point U and the point of contact T of the tangent from the point Y to the base circle is the rolling angle ξ y of the involute. The base circle arc UT is equal to the tangent section YT. Therefore: ξ y = tanα yt

Der Tangentenabschnitt YT ist der Krümmungshalbmesser ρy der Evolvente im Punkt Y und zugleich die zum Punkt Y gehörende Wälzlänge Ly, d.h. der vom Ursprungspunkt U der Evolvente aus abgewickelte Grundkreisbogen. Im Dreieck OTY ist er die Gegenkathete des am Kreismittelpunkt O liegenden Stirnprofilwinkels αyt.The tangent section YT is the radius of curvature ρ y of the involute at the point Y and at the same time the pitch Y belonging to the pitch Ly, ie the unwound from the origin U of the involute from the base arc. In the triangle OTY, it is the countercathet of the face profile angle α yt lying at the circle center O.

Die Winkeldifferenz ξ – αt wird Evolventenfunktion des Winkels αt genannt und mit inv αt (sprich: involut αt) bezeichnet. Es gilt: invαyt = ξy – αyt = tanαyt – αyt The angular difference ξ - α t is called involute function of the angle α t and inv α t (read: involut α t ). The following applies: invα yt = ξ y - α yt = tanα yt - α yt

Die Steigungshöhe pz einer Evolventenschraubenfläche und damit einer Zahnflanke ist der Abschnitt einer Mantellinie eines zur Radachse konzentrischen Zylinders zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen einer Evolventenschraubenfläche (einer Zahnflanke). Die Steigungshöhe ist vom Zylinderdurchmesser unabhängig. Es gilt:

Figure 00140001
The pitch height p z of an involute screw surface and thus a tooth flank is the portion of a surface line of a cylinder concentric with the wheel axis between two successive turns of an involute screw surface (a tooth flank). The pitch height is independent of the cylinder diameter. The following applies:
Figure 00140001

10 veranschaulicht die Steigungshöhe pz, den Schrägungswinkel β und den Steigungswinkel γ eines Schrägstirnrades. Dargestellt werden die Ebene 30 des Bezugsprofils als Profilbezugslinie sowie die Mantellinie 31 des Teilzylinders, die als Radachse fungiert. 10 illustrates the pitch height p z , the helix angle β and the helix angle γ of a helical gear. Shown are the plane 30 the reference profile as a profile reference line and the generatrix 31 of the part cylinder, which acts as a wheel axle.

Die Normalteilung pn ist die Länge des Schraubenlinienbogens zwischen zwei aufeinander folgenden Rechts- oder Linksflanken auf dem Teilzylinder im Normalschnitt der Verzahnung. Es gilt: pn = pt·cosβ The normal pitch p n is the length of the helical arc between two consecutive right or left flanks on the sub-cylinder in the normal section of the toothing. The following applies: p n = p t · cosβ

Der Steigungswinkel γ ist der spitze Winkel, unter dem sich die Profilbezugslinie mit der Radachse kreuzt. Er ist ferner der spitze Winkel zwischen einer Tangente an eine Teilzylinder-Flankenlinie und der Ebene senkrecht zur Radachse durch den Tangentenberührpunkt. Der Schrägungswinkel β ist der spitze Winkel zwischen einer Tangente an eine Teilzylinder- Flankenlinie und der Teilzylinder-Mantellinie durch den Tangentenberührpunkt. Es gilt: |β| = 90° – |γ| The pitch angle γ is the acute angle at which the profile reference line intersects with the wheel axle. It is also the acute angle between a tangent to a partial cylinder flank line and the plane perpendicular to the wheel axis through the Tangentenberührpunkt. The helix angle β is the acute angle between a tangent to a partial cylinder flank line and the partial cylinder surface line through the tangent contact point. The following applies: | Β | = 90 ° - | γ |

Bei Geradstirnrädern ist γ = 90° und β = 0°. Der Steigungswinkel γ und der Schrägungswinkel β haben dasselbe Vorzeichen. Der Schrägungswinkel βR der Rechtsflanken kann vom Schrägungswinkel βL der Linksflanken verschieden sein.For spur gears γ = 90 ° and β = 0 °. The pitch angle γ and the helix angle β have the same sign. The helix angle β R of the right flanks may be different from the helix angle β L of the left flanks.

Die Profilverschiebung einer Evolventenverzahnung ist der Abstand der Profilbezugslinie vom Teilzylinder. Die Größe der Profilverschiebung wird mit dem Profilverschiebungsfaktor x als Vielfaches des Normalmoduls angegeben. Daher gilt: Profilverschiebung = x·mn The profile displacement of an involute toothing is the distance of the profile reference line from the part cylinder. The size of the profile shift is specified with the profile shift factor x as a multiple of the normal module. Therefore: Profile shift = x · m n

Bei Geradstirnrädern gilt: Profilverschiebung = x·m.at spur gears applies: profile shift = x · m.

Falls erforderlich, ist zu unterscheiden zwischen dem für die Nennmaße der Verzahnung maßgebenden Profilverschiebungsfaktor x und dem bei der Erzeugung einer abmaßhaltigen Verzahnung anzuwendenden Erzeugungs-Profilverschiebungsfaktor xE. Bei der Profilverschiebung x·mn = 0 sind die Nennmaße der Zahndicke und der Lückenweite auf dem Teilkreis gleich der halben Teilung.If necessary, a distinction must be made between the profile shift factor x, which is decisive for the nominal dimensions of the toothing, and the generation profile shift factor x E which is to be used in the production of a dimensionally stable toothing. For the profile shift x · m n = 0, the nominal dimensions of the tooth thickness and the gap width on the pitch circle are equal to half the pitch.

Eine Profilverschiebung ist positiv, wenn die Profilbezugslinie vom Teilkreis in Richtung zum Kopfkreis verschoben ist. Dabei ist die Zahndicke im Teilkreis größer als bei der Profilverschiebung Null. Eine Profilverschiebung ist negativ, wenn die Profilbezugslinie vom Teilkreis in Richtung zum Fußkreis verschoben ist; dabei ist die Zahndicke im Teilkreis kleiner als bei der Profilverschiebung Null.A Profile shift is positive if the profile reference line from the pitch circle moved towards the head circle. Here is the tooth thickness in the pitch circle greater than at the profile shift zero. A profile shift is negative, when the profile reference line is shifted from the pitch circle towards the root circle is; The tooth thickness is smaller in the pitch circle than in the profile shift Zero.

Der Kopfzylinder ist die zylindrische Mantelfläche an den Zahnköpfen einer Verzahnung; ein Stirnschnitt ergibt den Kopfkreis. Es gilt: da = d + 2·ha = d + 2·x·mn + haP + 2·k The head cylinder is the cylindrical surface on the teeth of a toothing teeth; a frontal section gives the top circle. The following applies: d a = d + 2 · h a = d + 2 · x · m n + h aP + 2 · k

Hierbei bezeichnen ha die Kopfhöhe, haP die Kopfhöhe des Bezugsprofils und k die Kopfkürzung.Here h a is the head height, h aP is the head height of the reference profile and k is the head reduction.

Der Fußzylinder ist die zylindrische Mantelfläche am Grund der Zahnlücken einer Verzahnung. Ein Stirnschnitt ergibt den Fußkreis. Es gilt: df = d – 2·hf = d + 2·x·mn – 2·hfP The foot cylinder is the cylindrical surface at the bottom of the tooth gaps of a toothing. An endcut results in the root circle. The following applies: d f = d - 2 · h f = d + 2 · x · m n - 2 · h fP

Hierbei bezeichnen df den Durchmesser des Fußkreises und hf die Fußhöhe.Here f d denote the diameter of the root circle and the dedendum h f.

Die Zahnkopfhöhe ha und die Zahnfußhöhe hf eines Stirnrades werden vom Teilkreis aus angegeben. Die Nennwerte werden wie folgt berechnet: ha = haP + x·mn + k hf = hfP – x·mn The tooth head height h a and the tooth root height h f of a spur gear are specified from the pitch circle. The denominations are calculated as follows: H a = h aP + x · m n + k H f = h fP - x · m n

Die Zahnhöhe hP des Bezugsprofils wird durch die Profilbezugslinie unterteilt in die Kopfhöhe haP und die Fußhöhe hfP.The tooth height h P of the reference profile is subdivided by the profile reference line into the head height h aP and the foot height h fP .

Das Kopfspiel cP ist die Differenz zwischen der Fußhöhe hfP des Bezugsprofils und der Kopfhöhe haP des Gegen-Bezugsprofils. Es gilt: hP = h*P ·mn = 2·mn + cP haP = h*aP ·mn = 1·mn hfP =h*fP ·mn = 1·mn + cP The head play c P is the difference between the foot height h fP of the reference profile and the head height h aP of the counter reference profile. The following applies: H P = h * P · m n = 2 · m n + c P H aP = h * aP · m n = 1 · m n H fP = h * fP · m n = 1 · m n + c P

Die Stirnzahndicke st ist die Länge des Teilkreisbogens zwischen den beiden Flanken eines Zahnes. Bei einem Geradstirnrad ist die Stirnzahndicke st die Zahndicke s.

Figure 00160001
The front tooth thickness s t is the length of the partial arc between the two flanks of a tooth. For a spur gear, the spur tooth thickness s t is the tooth thickness s.
Figure 00160001

Die Lückenweite et ist die Länge des Kreisbogens mit dem Durchmesser d zwischen den Zahnflanken, die eine Zahnlücke einschließen. Bei einem Geradstirnrad ist die Lückenweite et gleich der Lückenweite e. Zahndicke st und Lückenweite et ergeben zusammen die Teilkreisteilung pt.The gap width e t is the length of the circular arc with the diameter d between the tooth flanks, which enclose a tooth gap. For a spur gear, the gap width e t is equal to the gap width e. Tooth thickness s t and gap width e t together form the pitch circle pitch p t .

Die Konstruktionsvorrichtung umfaßt eine elektronische Bibliothek, in der vordefinierte Ausgangs-Konstruktionsmodelle von Zahnverbindungen abgespeichert sind. Jedes dieser Ausgangs-Konstruktionsmodelle umfaßt eine rechnerverfügbare analytische Beschreibung der jeweiligen Zahnverbindung. Kommerziell verfügbare Konstruktionswerkzeuge, die eine Datenverarbeitungsanlage und ein Softwaresystem zum rechnerunterstützten Konstruieren umfassen, ermöglichen eine derartige analytische Modellierung.The Construction device comprises an electronic library, in the predefined initial design models are stored by tooth connections. Each of these initial design models includes a computer-accessible analytical description of the respective tooth connection. Commercially available Construction tools, a data processing system and a Comprising a software system for computer aided design, enable such an analytical modeling.

Die Zahnflanke umfaßt eine Lauffläche in Form einer Evolvente sowie einen Zahnfuß, der durch eine Fußrundungskurve beschrieben wird. Die analytischen Modelle umfassen daher die Beschreibung der Form (als Kurven) der Lauffläche als Evolvente und der Fußausrundung (Fußrundungskurve) in späterer Endlage. Endlage bedeutet, daß die Kurven bereits so im Raum verdreht sind, daß aufbauend darauf die Zahnlücke modelliert wird.The Tooth flank includes a tread in the form of an involute, as well as a tooth root, which by a Fußrundungskurve is described. The analytical models therefore include the description the shape (as curves) of the tread as involute and the foot rounding (Fußrundungskurve) in later End position. End position means that the Curves are already twisted in space so that building on the tooth gap modeled becomes.

11 zeigt ein Gesamtmodell einer Zahnverbindung, aus dem die geometrischen Einzeldarstellungen der Evolvente und der Fußrundungskurve abgeleitet werden. Diese geometrischen Einzeldarstellungen werden verwendet, um Parametergleichungen herzuleiten. Dargestellt werden die Evolvente 32 und die Fußrundungskurve 33. 11 shows an overall model of a tooth connection, from which the individual geometric representations of the involute and the Fußrundungskurve be derived. These individual geometric representations are used to derive parameter equations. The involutes are shown 32 and the foot rounding curve 33 ,

Unter Bezug auf 8 und 9 werden nunmehr die Parametergleichungen der Evolvente hergeleitet. 12 zeigt eine geometrische und analytische Beschreibung des Bogenstücks bE.With reference to 8th and 9 now the parameter equations of the involute are derived. 12 shows a geometric and analytical description of the elbow b E.

Die Tangente verlängert sich um das verlassene Bogenstück ρy in Abhängigkeit des Verdrehwinkels ξy. Das abgerollte Stück des Kreises läßt sich also mit der folgenden Formel beschreiben: ρy = rb·ξ ⁀y The tangent is extended by the left elbow ρ y as a function of the angle of rotation ξ y . The unrolled part of the circle can thus be described by the following formula: ρ y = r b · ξ ⁀ y

Hierbei ist ξ ⁀y der Winkel im Bogenmaß.Here, ξ ⁀ y is the angle in radians.

Für die spätere Beschreibung des Zahnes muß die Evolvente um einen Winkel ΨE0 verdreht werden. Dieser Verdrehwinkel ΨE0 der Evolvente für Außenverzahnungen wird aus dem Maß der Zahnlücke et abgeleitet und in den Parametergleichungen bereits berücksichtigt. Weiter unten wird seine Herleitung beschrieben.For the later description the tooth must be Involute by an angle ΨE0 to be twisted. This twist angle ΨE0 of the involute for external gears will be out of the measure of gap et deduced and already taken into account in the parameter equations. Below is described his derivation.

Betrachtet man einen beliebigen Punkt Y(xE; yE) der Evolvente, ergeben sich geometrische Zusammenhänge, die durch 13 veranschaulicht werden. Es gilt:

Figure 00180001
ζE = ξy – αyt + ψE0 If one considers an arbitrary point Y (xE; yE) of the involute, geometrical relationships result 13 be illustrated. The following applies:
Figure 00180001
ζ e = ξ y - α yt + ψ E0

Der Stirnprofilwinkel αyt wird folgendermaßen berechnet: α ⁀yt = arctanξ ⁀y The face profile angle α yt is calculated as follows: α ⁀ yt = arctanξ ⁀ y

Wie aus 13 hervorgeht, gelten folgende Zusammenhänge für den Evolventenberechnungs-Winkel ζE:

Figure 00180002
How out 13 As can be seen, the following relationships apply to the involute calculation angle ζ E :
Figure 00180002

Wird die obige Gleichung eingesetzt, so ergibt sich: xE = ry·cos(ξy – αyt + ψE0) und yE = ry·sin(ξy – αyt + ψE0) If the above equation is used, the result is: x e = r y * Cos (ξ y - α yt + ψ E0 ) and y e = r y * Sin (ξ y - α yt + ψ E0 )

Hieraus erhält man die Parametergleichungen der Koordinaten der Punkte der Evolvente:

Figure 00180003
From this one obtains the parameter equations of the coordinates of the points of the involute:
Figure 00180003

Wie bereits erwähnt, muß die Evolvente für die spätere Darstellung der Lauffläche der Zahnlücke im vorgegebenen dreidimensionalen Koordinatensystem verdreht werden. Dazu dient die Formel für die Zahnlückenweite et. Da jedoch die Zahnlückenweite nach DIN 3960 im Teilkreisdurchmesser gemessen wird, die Evolvente jedoch im Grundkreis beginnt, ergibt sich die durch 14 gezeigte Vorgehensweise zur Berechnung des Verdrehwinkels ψE0 der Evolvente für Außenverzahnungen.As already mentioned, the involute must be rotated for the later representation of the running surface of the tooth gap in the given three-dimensional coordinate system. The formula for the tooth gap width e t serves this purpose. However, since the tooth gap width is measured in accordance with DIN 3960 in the pitch circle diameter, but the involute begins in the base circle, which results from 14 Procedure for calculating the involute angle ψ E0 of the involute for external gears.

Wie oben dargelegt, gilt: invαyt = ξy – αyt = tanαyt – αyt As stated above: invα yt = ξ y - α yt = tanα yt - α yt

Werden die beliebigen Winkel (Stirnprofilwinkel αyt, Wälzwinkel ξy) der Evolventenfunktion durch den Stirneingriffswinkel bzw. Stirnwälzwinkel ersetzt, ergibt sich: invαt = tanαt – αt If the arbitrary angles ( face profile angle α yt , rolling angle ξ y ) of the involute function are replaced by the face engagement angle or face rolling angle, the following results: invα t = tanα t - α t

In Verzahnungstabellen sind die Angaben der Winkel grundsätzlich im Gradmaß angegeben. Der korrekte Ausdruck lautet: invαt = tanα – α ⁀t In interlocking tables, the details of the angles are always given in degrees. The correct expression is: invα t = tan α - α ⁀ t

Hierbei ist α ⁀t der Stirneingriffswinkel im Bogenmaß.Here, α ⁀ t is the Stirneingriffswinkel radians.

Die Zahnlückenweite et ergibt sich aus der Differenz zwischen der Stirnteilung pt und der Zahndicke st: pt = mt·π und st = mt·(π2 + 2·x·tanαn) und et = pt – st The tooth gap width e t results from the difference between the frontal division p t and the tooth thickness s t : p t = m t · Π and s t = m t · ( π 2 + 2 · x · tanα n ) and e t = p t - s t

Für die Zahnlückenweite et gilt daher: et = mt·π – mt(π2 + 2·x·tanαn) = mt·(π2 – 2·x·tanαn) For the tooth gap width e t , therefore: e t = m t · Π - m t ( π 2 + 2 · x · tanα n ) = m t · ( π 2 - 2 · x · tanα n )

Verknüpft man die in 14 dargestellte Geometrie mit den oben dargelegten Berechnungsvorschriften, so entstehen folgende Berechnungsvorschriften für den Verdrehwinkel ψE0:

Figure 00190001
Figure 00200001
Join the in 14 illustrated geometry with the calculation rules set out above, the following calculation rules for the twist angle ψ E0 arise:
Figure 00190001
Figure 00200001

Durch einsetzen ergibt sich:

Figure 00200002
By inserting results:
Figure 00200002

Die α-Winkel werden, wie in Verzahnungstabellen üblich, im Gradmaß eingesetzt.The α-angles become, as usual in gearing tables, used in the degree.

15 veranschaulicht die Berechnung des Verdrehwinkels ψE02 der Evolvente für Innenverzahnungen. Der Verdrehwinkel der Evolvente für Außenverzahnungen ψE0 wird aus der Lückenweite im Stirnschnitt et und der Evolventenfunktion im Stirnschnitt invαt berechnet. Bei dieser Herleitung wird die spätere Modellierung der Zahnlücke als Positiv berücksichtigt. Die Zahnlücke der Nabenverzahnung soll ebenfalls als Positiv modelliert werden (Linie 34 in 15). Dazu wird der verdrehwinkel angepaßt. 15 zeigt die geometrischen Zusammenhänge. 15 illustrates the calculation of the involute angle ψ E02 of the involute for internal gears . The angle of rotation of the involute for external gears ψ E0 is calculated from the gap width in the front section e t and the involute function in the front section invα t . This derivation considers the later modeling of the tooth gap as a positive. The tooth gap of the hub teeth should also be modeled as positive (line 34 in 15 ). For this purpose, the twist angle is adjusted. 15 shows the geometric relationships.

Bei gleichen Teilkreisdurchmessern von Nabe und Welle sind die Zahnlücke einer Nabeverzahnung e2 und Zahndicke der dazugehörigen Wellenverzahnung s1 gleich. Folglich gilt, vgl. 15: s1 = e2 = 2·r2·(ψ ⁀E0I – invαn)wie bereits dargelegt, gilt: invαyt = ξy – αyt = tanαyt – αyt With the same pitch diameters of the hub and shaft, the tooth gap of a hub toothing e 2 and the tooth thickness of the associated shaft toothing s 1 are the same. Consequently, cf. 15 : s 1 = e 2 = 2 · r 2 · (Ψ ⁀ E0i - inva n ) as already stated, the following applies: invα yt = ξ y - α yt = tanα yt - α yt

Die Evolventenfunktion im Normalschnitt wird hieraus wie folgt berechnet:

Figure 00200003
The involute function in normal section is calculated from this as follows:
Figure 00200003

Aus den zuvor genannten Berechnungsvorschriften entsteht eine Berechnungsvorschrift für den Verdrehwinkel ψE0I der Evolvente für Innenverzahnung im Bogenmaß:

Figure 00210001
From the calculation rules mentioned above, a calculation rule for the angle of rotation ψ E0I of the involute for internal toothing in radians arises:
Figure 00210001

Im folgenden wird auch die Fußausrundung exakt beschrieben. Die Beschreibung basiert – genau wie bei der Beschreibung der Zahnflanke – auf dem Herstellungsprozeß. Durch die genaue Beschreibung der Kinematik des Werkzeuges wird auch diese Kurve exakt beschrieben.in the following is also the foot rounding exactly described. The description is based - just like the description the tooth flank - on the manufacturing process. By the exact description of the kinematics of the tool will also described this curve exactly.

Für jedes Werkzeug zur Herstellung von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung dient ein Bezugsprofil. Bei der spanenden Zahnradherstellung wird meistens ein Verzahnwerkzeug mit geradflankigem Bezugsprofil verwendet. Das Bezugsprofil dient zur Beschränkung der Werkzeuge, um Satzrädereigenschaften (ein Werkzeug für beide Zahnräder) zu ermöglichen und um Austausch der Werkzeuge bei nahezu identischen Rädereigenschaften zu gewährleisten. Für die meisten Anwendungsfälle erhält man dadurch geeignete und ausgewogene Verzahnungen.For each Tool for the production of gears with involute toothing serves a reference profile. In the cutting gear manufacturing is usually used a gear tool with straight-edge reference profile. The reference profile is used to limit the tools to spur characteristics (a tool for both gears) to enable and to exchange the tools with almost identical wheel characteristics to ensure. For the most use cases receives By doing so, suitable and balanced gearing.

16 zeigt verschiedene Bezugsprofile der Evolventenverzahnung. In 16 wird links eine Bezugs-Zahnstange nach DIN 867 gezeigt. Dargestellt ist die Profilbezugslinie 35, das Gegen-Bezugsprofil 36, die Kopflinie 37, die Fußlinie 38 und die Fußrundung 39. 16 shows various reference profiles of the involute toothing. In 16 On the left, a reference rack according to DIN 867 is shown. Shown is the profile reference line 35 , the counter-reference profile 36 , the head line 37 , the foot line 38 and the foot rounding 39 ,

In 16 Mitte wird ein Protuberanz-Werkzeug dargestellt. Gezeigt werden das Werkzeugprofil 40 und die Protuberanzhöhe prP0. Die Erzeugung eines Protuberanzprofils ermöglicht das Freischneiden des Zahnfußes, um Kerben beim Verzahnungsschleifen zu vermeiden. Das Bezugsprofil wird vorzugsweise zur Herleitung der Unterschnittkurve verwendet, da es die Abmessungen des Werkzeuges widerspiegelt.In 16 Center a protuberance tool is displayed. The tool profile will be shown 40 and the protuberance height prP0. The creation of a protuberance profile allows the free cutting of the tooth root to avoid notches during gear grinding. The reference profile is preferably for Derivation of the undercut curve used as it reflects the dimensions of the tool.

In 16 rechts wird die Zahnflanke gezeigt, die mit dem Werkzeugprofil, das in 16 Mitte dargestellt ist, erzeugt wurde.In 16 on the right side the tooth flank is shown, which with the tool profile, which is in 16 Center is shown was generated.

In 17 wird ein Werkzeugbezugsprofil gezeigt. Dieses entspricht dem Gegen-Bezugsprofil aus 16 Mitte, d.h. die Kopfhöhe des Werkzeugbezugsprofils entspricht der Fußhöhe hfP des Stirnrad-Bezugsprofils (haP0 ≙ hfP) und die Kopfabrundung des Werkzeugbezugsprofils entspricht dem Fußradius des Stirnrad-Bezugsprofils (ρfP ≙ ρaP0).In 17 a tool reference profile is shown. This corresponds to the counter reference profile 16 Center, ie the head height of the tool reference profile corresponds to the foot height h fP of the spur gear reference profile (h aP0 ≙ h fP ) and the head rounding of the tool reference profile corresponds to the root radius of the spur reference profile (ρ fP ≙ ρ aP0 ).

18 zeigt die Erzeugung einer Fußausrundung, die auch in G. Niemann & H. Winter, a.a.O. beschrieben ist. Die Kinematik wird durch folgende Vorgänge beschrieben:
Rollt der Teilkreis auf der Wälzlinie TT ab, beschreibt die Hüllkurve des Werkzeuges die Form der Zahnlücke, wie in 18c gezeigt. Bei dieser Stoß-, Fräs-, und Schleifbewegung schneidet der Kopf des Werkzeugs den Fußkreis des Zahnrades, die gerade Flanke des Werkzeuges schneidet die Zahnflanke, und der Werkzeugkopfradius ρfP formt die Fußausrundung des Zahnrades. Beim Herstellen der Verzahnung kann die Wälzlinie TT von der Profilmittellinie PP des Werkzeugs um den Betrag x·m nach außen oder nach innen verschoben werden, wodurch beim Abwälzen eine positive oder eine negative Profilverschiebung entsteht (+x·m bzw. –x·m). Die Grundkreisradien rb = r·cosα bleiben unverändert, da auch weiterhin der Teilkreis auf der Wälzlinie abrollt.
18 shows the generation of a foot rounding, which is also described in G. Niemann & H. Winter, supra. The kinematics are described by the following processes:
Rolls the pitch circle on the Wälzlinie TT from, the envelope of the tool describes the shape of the tooth gap, as in 18c shown. During this bumping, milling, and grinding movement, the head of the tool cuts the root of the gear, the straight edge of the tool cuts the tooth flank, and the tool head radius ρ fP forms the root of the gear. When making the teeth, the rolling line TT from the profile centerline PP of the tool by the amount x · m are shifted outwards or inwards, whereby during rolling a positive or a negative profile shift arises (+ x · m or -x · m). The base circle radii r b = r · cos α remain unchanged, since the pitch circle continues to roll on the rolling line.

Beim Abrollen der Wälzlinie auf dem Teilkreis taucht das Werkzeug unterhalb der Wälzlinie TT in das zu erzeugende Zahnrad ein. Bei dieser Bewegung beschreibt der Mittelpunkt des Werkzeugkopfradius unterhalb einer Profilverschiebung von einem Modul einen schleifenartigen Verlauf. In der Literatur wird dieser Verlauf auch als Schleifenevolvente bezeichnet. Oberhalb von einem Modul entspricht die Fußausrundung dem Werkzeugkopfradius, wie in 18a zu erkennen ist.When rolling the rolling line on the pitch circle, the tool dips below the rolling line TT in the gear to be generated. During this movement, the center of the tool head radius below a profile displacement of a module describes a loop-like course. In the literature, this course is also referred to as loop involute. Above one module, the foot fillet corresponds to the tool head radius, as in 18a can be seen.

Um die Parametergleichungen der Fußrundungskurven zu erzeugen, wird das herzustellende Zahnrad als statisch angesehen und das Werkzeug wälzt auf ihm ab. Diese Betrachtungsweise ermöglicht eine ähnliche Herangehensweise wie bei der Herleitung der Parametergleichungen der Evolvente. Beschreibt man einen Punkt der Wälzlinie, hat dieser beim Abrollvorgang den Verlauf einer Evolvente (mit r entspricht rb). Diese Betrachtung reicht jedoch nicht aus. Darüber hinaus muß der Teil des Werkzeugs unterhalb der Wälzlinie in das Rechenmodell einbezogen werden, welcher später eintaucht und die Schleifenform erzeugt (< x·m = 1). Des Weiteren spielt der Werkzeugkopfradius eine Rolle, denn dieser Teil erzeugt die Fußrundungskurve.To generate the parametric equations of the foot fillet curves, the gear to be produced is considered static and the tool rolls on it. This approach allows a similar approach as in the derivation of the parameter equations of the involute. If one describes a point of the Wälzlinie, this has during the rolling process the course of an involute (with r corresponds to r b ). However, this consideration is not enough. In addition, the part of the tool below the pitch line must be included in the calculation model, which dips later and generates the loop shape (<x · m = 1). Furthermore, the tool head radius plays a role, because this part generates the foot rounding curve.

19 zeigt schematisch die Zusammenhänge bei der Erzeugung einer Fußrundungskurve. Dargestellt sind ein abgerolltes Bogenstück 44 der Wälzlinie und die Fußrundungskurve 45. 19 shows schematically the relationships in the generation of a Fußrundungskurve. Shown are a rolled sheet 44 the rolling line and the foot rounding curve 45 ,

Dieses Gesamtmodell enthält alle Informationen, die hier zusammenfassend wiedergegeben werden:

  • – Bezugsprofil enthält die Maße des Werkzeugs
  • – Wälzlinie TT rollt auf Teilkreis ab
  • – Wälzlinie TT kann von Profilmittellinie PP um x·m verschoben werden
  • – Kopfradius des Werkzeugs erzeugt Fußausrundung
This overall model contains all the information that is summarized here:
  • - Reference profile contains the dimensions of the tool
  • - rolling line TT rolls on pitch circle
  • - rolling line TT can of profile centreline PP to be moved to x · m
  • - Head radius of the tool creates foot rounding

20 zeigt eine geometrische Beschreibung eines Punktes auf der Fußrundungskurve 45. 21 veranschaulicht die Trigonometrie der Kopfabrundung. Ein beliebiger Punkt PU(xU; yU) der Fußrundungskurve 45 wird durch folgende Zusammenhänge beschrieben, die durch 20 und 21 illustriert werden. 20 shows a geometric description of a point on the footing curve 45 , 21 illustrates the trigonometry of the head rounding. An arbitrary point P U (x U ; y U ) of the foot rounding curve 45 is described by the following relationships, which 20 and 21 to be illustrated.

Der Punkt P(x, y) in 21 ist der Mittelpunkt des Kreises der Werkzeugkopfabrundung. Daher gilt XfP = ρfP·sinε und yfP= ρfP·cosε.The point P (x, y) in 21 is the center of the circle of tool rounding. Therefore, X fP = ρ fP · sinε and y fP = ρ fP · cosε.

Die Teillänge des Werkzeugs unterhalb der Wälzlinie, reduziert um den Werkzeugkopf-Radius ρfP, beträgt: c = hfP – x·mn – ρfP The partial length of the tool below the rolling line, reduced by the tool head radius ρ fP , is: c = h fP - x · m n - ρ fP

Der Mittelpunktabstand der Kopfrundung errechnet sich aus der Gleichung

Figure 00240001
The center distance of the head rounding is calculated from the equation
Figure 00240001

Das abgerollte Bogenstück der Wälzlinie wird wie folgt berechnet: ρU = r·α ⁀Uy The unrolled elbow of the rolling line is calculated as follows: ρ U = r · α ⁀ uy

Der Winkel des Mittelpunktabstandes ergibt sich aus der Winkelbeziehung ζU = ξUy – αUy + ψU0 The angle of the center distance results from the angular relationship ζ U = ξ uy - α uy + ψ U0

Der Gesamtwinkel der Fußrundung wird folgendermaßen bestimmtOf the Total angle of the foot rounding becomes like this certainly

Figure 00240002
Figure 00240002

0 und 21 zeigen, daß folgende trigonometrische Beziehungen gelten:

Figure 00240003
0 and 21 show that the following trigonometric relationships apply:
Figure 00240003

Die Zusammenführung der Einzelwerte führt zur Berechnung der Koordinaten des Berührungspunktes zwischen Werkzeug und Werkstück:

Figure 00240004
The combination of the individual values leads to the calculation of the coordinates of the point of contact between tool and workpiece:
Figure 00240004

Die Parameterform zur Beschreibung der Punktkoordinaten des Berührungspunktes hat damit folgende Form:

Figure 00250001
The parameter form for describing the point coordinates of the touch point thus has the following form:
Figure 00250001

Im folgenden wird beschrieben, wie der Verdrehwinkel der Fußrundungskurve beschrieben wird. Die Fußausrundung des Zahnrades wird vom Kopf des Werkzeuges erzeugt. Zur Herleitung des Verdrehwinkels der Fußrundungskurve werden zwei besondere Situationen der relativen Bewegung zwischen Werkstück (Zahnrad) und Werkzeug betrachtet. Diese beiden Situationen werden durch 22 illustriert.The following describes how the twist angle of the foot rounding curve is described. The foot rounding of the gear wheel is generated by the head of the tool. For the derivation of the angle of rotation of the Fußrundungskurve two special situations of relative movement between the workpiece (gear) and tool are considered. These two situations are going through 22 illustrated.

Die erste Situation wird in 22 links dargestellt. Das Werkzeug fängt an, den Zahn zu unterhöhlen, d.h. die Fußrundung zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Mittelpunkt des Kreises, der die Werkzeugkopfrundung beschreibt, genau senkrecht (in dieser Abbildung) über dem Mittelpunkt des Zahnrades.The first situation will be in 22 shown on the left. The tool begins to undercut the tooth, ie to create the foot rounding. At this point, the center of the circle describing the tool head rounding is exactly perpendicular (in this illustration) above the center of the gear.

Die zweite Situation wird in 22 rechts dargestellt. Zahnrad und Zahn haben sich im Herstellungsprozeß so weiter gedreht, daß Zahn und Zahnrad eine gemeinsame Symmetrieachse bilden.The second situation will be in 22 shown on the right. Gear and tooth have turned in the manufacturing process so that tooth and gear form a common axis of symmetry.

Der Winkel, den das Zahnrad von der ersten zur zweiten Situation überstrichen hat, ergibt den Verdrehwinkel ΨU0 der Fußrundungskurve.The angle that the gear has swept from the first to the second situation gives the Ver angle of rotation Ψ U0 of the foot rounding curve.

23 zeigt einen Ausschnitt aus dem Bezugsprofil. Die Stirnteilung pt ergibt sich aus dem Produkt des Stirnmodul und der Kreiskonstante:

Figure 00250002
23 shows a section of the reference profile. The frontal division p t results from the product of the front module and the circle constant:
Figure 00250002

Aus den geometrischen Zusammenhängen des in 23 dargestellten Teilausschnittes des Bezugsprofils errechnet sich die halbe Teilstrecke zur Fußbearbeitung:

Figure 00260001
From the geometric contexts of in 23 shown partial section of the reference profile is calculated half the distance to the foot machining:
Figure 00260001

Die beiden folgenden Zwischengrößen ergeben, verknüpft mit der halbe Teilstrecke zur Fußbearbeitung, den Verdrehwinkel der Fußrundungskurve ψ ⁀U0:

Figure 00260002
xu2 = tanαt·(hfP – ρfP)
Figure 00260003
The following two intermediate sizes, combined with half the distance for foot machining, result in the angle of rotation of the foot rounding curve ψ ⁀ U0 :
Figure 00260002
x u2 = tanα t ·(H fP - ρ fP )
Figure 00260003

Die Konstruktionsvorrichtung umfaßt eine elektronische Bibliothek mit mehreren Ausgangs-Konstruktionsmodellen von Zahnverbindungen. Jedes Konstruktionsmodell beschreibt zugleich das Werkzeug, mit dem die Zahnverbindung hergestellt wird, soweit wie erforderlich. Das Ausgangs-Konstruktionsmodell umfaßt mehrere Parameter, deren Werte frei vorgegeben werden können. Die Konstruktionsvorrichtung umfaßt Eingabegeräte, mit denen ein Benutzer Werte für diese Parameter vorgeben kann.The Construction device comprises an electronic library with multiple initial design models of tooth connections. Each design model describes at the same time the tool with which the tooth connection is made, so far as required. The initial design model includes several Parameters whose values can be freely specified. The construction device comprises Input Devices, with which a user values for can specify these parameters.

Die folgenden Eingabe-Parameter bestimmen ein Zahnrad vollständig:

Figure 00260004
Wird jedem dieser Parameter jeweils ein Wert zugeordnet, so ist das Konstruktionsmodell eindeutig festgelegt und beschreibt die Zahnverbindung vollständig.The following input parameters completely determine a gear:
Figure 00260004
If each of these parameters is assigned a value, the design model is clearly defined and describes the tooth connection completely.

Das Werkzeug zur Herstellung des Zahnrades wird durch folgende Eingabe-Parameter bestimmt:

Figure 00270001
The gear making tool is determined by the following input parameters:
Figure 00270001

Profilverschiebung x·m, Werkzeugkopfradius ρfP sowie Kopfhöhe haP und Fußhöhe hfP werden als veränderliche Parameter verwendet. Würden an dieser Stelle feste Werte stehen, könnten im Konstruktionsmodell Geometrien sich überschneiden, was der Realität widerspricht.Profile displacement x · m, tool head radius ρ fP and head height h aP and foot height h fP are used as variable parameters. If fixed values were to stand here, geometries could overlap in the design model, which contradicts reality.

Das Konstruktionsmodell weist weitere Parameter auf, die von den Eingabe-Parametern abhängen. Um das Konstruktionsmodell übersichtlich zu strukturieren, werden dazu Parameter eingeführt, die mit den rechnerauswertbaren Rechenvorschriften zur Berechnung der oben genannten Gleichungen hinterlegt sind. Jede nachfolgende Rechenvorschrift kann sich so auf einen dieser Parameter beziehen und beinhaltet nicht erneut die gesamte Formel. Folgende Parameter werden dazu eingefügt und mit den entsprechenden Gleichungen hinterlegt:
Teilkreisdurchmesser d, Stirneingriffswinkel αt und Grundkreisdurchmesser db werden durch folgende abgespeicherte Rechenvorschriften bestimmt:

Figure 00270002
db = d·cosαt The design model has additional parameters that depend on the input parameters. In order to structure the design model clearly, parameters are introduced which are stored with the computer-evaluable calculation rules for the calculation of the equations mentioned above. Each subsequent calculation rule can thus refer to one of these parameters and does not again contain the entire formula. The following parameters are inserted and stored with the corresponding equations:
Pitch diameter d, frontal engagement angle α t and base circle diameter d b are determined by the following stored calculation instructions:
Figure 00270002
d b = d · cosα t

Der Kopfkreisdurchmesser da und der Fußkreisdurchmesser wie folgt berechnet: da = d + 2·(h*aP ·mn + x·mn + k)und df = d + 2·mn·(x – h*fP ) The tip diameter d a and the root diameter are calculated as follows: da = d + 2 · (h * aP · m n + x · m n + k) and df = d + 2 · m n · (X - h * fP )

Stirnmodul mt, Stirnteilung pt, Werkzeugkopfradius ρfP und Fußhöhe hfp werden mit folgenden Rechenvorschriften berechnet:

Figure 00280001
pt = mt·π ρfP = ρfP·mn hfP = h*fP ·mn Forehead module m t , face pitch p t , tool head radius ρ fP and foot height h fp are calculated using the following calculation rules:
Figure 00280001
p t = m t · π ρ fP = ρ fP · m n H fP = h * fP · m n

Die Teillänge c des Werkzeugs wird wie folgt berechnet: c = hfP – x·mn – ρfP The partial length c of the tool is calculated as follows: c = h fP - x · m n - ρ fP

Vorbereitend werden Berechnungsvorschriften für den Verdrehwinkel ΨE0 der Evolvente für Außenverzahnungen und für den Verdrehwinkel ΨU0 der Fußrundungskurve hinterlegt:

Figure 00280002
The calculation rules for the angle of torsion Ψ E0 of the involute for external toothing and for the angle of rotation Ψ U0 of the foot rounding curve are prepared in advance.
Figure 00280002

Die Berechnungsvorschriften für Parameter werden in einer Form abgespeichert, in der die Konstruktionsvorrichtung sie auswerten kann. Vorzugsweise umfaßt das Softwaresystem der Konstruktionsvorrichtung eine Funktionalität, um Berechnungsvorschriften in Form von Regeln oder Abhängigkeitsvorschriften („constraints") abzuspeichern und auszuwerten. In diesen Regeln werden innerhalb expliziter Gleichungen Variablen und Konstanten für das Softwaresystem „erkennbar" definiert.The Calculation rules for Parameters are stored in a form in which the construction device she can evaluate. Preferably, the software system of the construction device comprises a functionality Calculation rules in the form of rules or dependency rules To store ("constraints") and evaluate. These rules are within explicit equations Variables and constants for the software system "recognizable" defined.

25 veranschaulicht, wie eine Kurve dem Konstruktionswerkzeug verfügbar gemacht wird. Eine solche Regel wird z. B. mit der Funktionalität „Parallelkurve" zu rechnerverfügbaren Kurven in einer Ebene verarbeitet. Als Basis dienen eine Bezugslinie 50 in 25 und eine Ebene 51, die tangential an dieser Linie anliegt. Ausgehend von einer Länge der Linie 50 verändert sich die daraus resultierende erste Kurve 52 in der Länge. Die Amplitude bleibt dagegen konstant. 25 illustrates how to make a curve available to the design tool. Such a rule is z. For example, you can use the parallel curve functionality to process computer-available curves in a plane based on a reference line 50 in 25 and a plane 51 tangent to this line. Starting from a length of the line 50 the resulting first curve changes 52 in length. The amplitude remains constant.

In gleicher Weise wird eine zweite resultierende Kurve 53 generiert. Als Basis dienen dieselbe Bezugslinie 50 und eine zweite Ebene, die senkrecht zur zuvor beschriebenen Ebene 51 steht.In the same way, a second resulting curve 53 generated. The same reference line is used as a basis 50 and a second plane perpendicular to the plane described above 51 stands.

Im nächsten Schritt werden beide Kurven einander überlagert. Dadurch wird eine dreidimensionale Kurve 54 generiert. Durch Projektion dieser dreidimensionalen Kurve 54 auf die dritte im Raum vorhandene Ebene wird eine Kurve 55 auf der Basis der hergeleiteten Berechnungsvorschriften erzeugt.In the next step, both curves are superimposed on each other. This will create a three-dimensional curve 54 generated. By projection of this three-dimensional curve 54 the third level in space becomes a curve 55 generated on the basis of the derived calculation rules.

Dieses Verfahren wird in gleicher Weise zur Beschreibung der Evolvente und der Fußrundungskurve verwendet. In 25a) wird die Beschreibung der Evolvente gezeigt, in 25b) die der Fußrundungskurve. In 25c) werden beide resultierenden Kurven gezeigt.This method is used in the same way to describe the involute and the foot rounding curve. In 25a ) the description of the involute is shown in 25b ) that of the foot rounding curve. In 25c ) both resulting curves are shown.

Vorzugsweise wird die Variable dieser Regel zwischen den Werten Null und Eins in einer vom Softwaresystem vorgegebenen Schrittfolge berechnet. der letzte berechnete Wert der Variable ξ ⁀y entspricht dem Wert Eins. Hierbei werden die Berechnungsvorschriften

Figure 00290001
angewendet.The variable of this rule is preferably calculated between the values zero and one in a sequence of steps predetermined by the software system. the last calculated value of the variable ξ ⁀ y corresponds to the value one. Here are the calculation rules
Figure 00290001
applied.

Der Wälzwinkel ξy der Evolvente kann im Wert frei gewählt werden und ist mit dem Stirnprofilwinkel αyt verbunden:

Figure 00300001
The rolling angle ξ y of the involute can be freely selected in the value and is connected to the face profile angle α yt :
Figure 00300001

Vorzugsweise wird ein Wälzfaktor G berechnet. Dieser Wälzfaktor G bewirkt, daß die Kurve am Grundkreisdurchmesser beginnt und am Kopfkreisdurchmesser endet. Dadurch wird die Evolvente im Konstruktionsmodell auf das erforderliche Maß beschränkt. Darüber hinaus wird bei G-Werten, die immer kleiner als 1 sind, die Genauigkeit der Ergebnisse durch die gleich bleibende Zahl an Rechenschritten erhöht.Preferably becomes a rolling factor G calculated. This rolling factor G causes the Curve starts at the base circle diameter and at the tip circle diameter ends. This makes the involute in the design model on the required size limited. Furthermore becomes G-values that are always less than 1, accuracy the results by the constant number of calculation steps elevated.

25 veranschaulicht den Wälzfaktor G. Gezeigt wird die verkürzte Evolvente 46. Der Wälzfaktor G wird wie folgt berechnet:

Figure 00300002
25 illustrates the rolling factor G. Shown is the shortened involute 46 , The rolling factor G is calculated as follows:
Figure 00300002

Wird der Wälzfaktor G verwendet, so werden folgende Berechnungsvorschriften angewendet:

Figure 00300003
If the rolling factor G is used, the following calculation rules are used:
Figure 00300003

Im Konstruktionsmodell wird die Evolvente, die mittels des Wälzfaktors G verkürzt wurde, mit der Fußrundungskurve verschnitten. Da von vornherein die Verdrehwinkel berücksichtigt wurden, befinden sich bereits beide Kurven in der späteren Endlage.in the Design model becomes the involute, which by means of the rolling factor G shortened became, with the Fußrundungskurve blended. Since the angle of rotation is considered from the outset were already both curves are in the later end position.

26 illustriert das Verschneiden der verkürzten Evolvente 46 und der Fußrundungskurve 33. Links ist die Ausgangslage gezeigt, rechts eine Kurve 47, die durch das Verschneiden von 46 und 33 entsteht. 26 illustrates the blending of the shortened involute 46 and the foot rounding curve 33 , The starting position is shown on the left, a curve on the right 47 that by blending of 46 and 33 arises.

Anschließend wird jede miteinander verschnittenen Kurve 47 gespiegelt und mit zusätzlich eingefügten Kopf- und Fußkreisteilstücken verbunden. 27 zeigt die Generierung eines Zahnlücken-Profils mittels der Kurve von 26 und Kreisteilstücken. In 27 ist links eine Kurve 47 und eine durch Spiegelung der Kurve 47 entstandene Kurve 47a gezeigt. Rechts wird gezeigt, wie die Kurven 47 und 47a durch ein Kopfkreisteilstück 48 und ein Fußkreisteilstück 49 ergänzt und zu einem Zahnlückenprofil einer ebenen Verzahnung zusammengesetzt sind.Subsequently, each intersecting curve 47 mirrored and connected with additional inserted head and Fußkreisteilstücken. 27 shows the generation of a gullet profile by means of the curve of 26 and circular section pieces. In 27 is a curve on the left 47 and one by mirroring the curve 47 resulting curve 47a shown. Right is shown as the curves 47 and 47a through a head section 48 and a Fußkreisteilstück 49 supplemented and assembled to a tooth space profile of a flat toothing.

Vorzugsweise weist das Softwaresystem der Konstruktionsvorrichtung die Funktionalität „Rippe" auf. Eine Rippe benötigt eine Zentralkurve, ein ebenes Profil und gegebenenfalls ein Referenzelement oder eine Auszugsrichtung. Die dreidimensionale rechnerverfügbare Geometrie entsteht dabei als Extrusion des Profils entlang der Zentralkurve. Die Auszugsrichtung wird verwendet, um die Ausrichtung des Profils zu beeinflussen.Preferably For example, the software system of the design device has the functionality "rib." A rib needed a central curve, a flat profile and optionally a reference element or a separation direction. The three-dimensional computer-accessible geometry arises as an extrusion of the profile along the central curve. The extension direction is used to align the profile to influence.

Für eine Gerade- oder Schrägverzahnung erzeugt die Konstruktionsvorrichtung zunächst zwei Zentralkurven. 28 zeigt schematisch die beiden Zentralkurven. Die erste Zentralkurve 56 ist eine „Linie" normal zum ebenen Zahnlückenprofil, deren Länge der Zahnbreite entspricht. Folglich wird dem ebenen Profil eine Höhe verliehen. Als zweite Zentralkurve 57 dient eine „Helix" (Schraubenlinie).For a straight or helical gearing, the construction device initially generates two central curves. 28 schematically shows the two central curves. The first central curve 56 is a "line" normal to the flat gullet profile, the length of which corresponds to the tooth width, thus giving the plane profile a height, as the second central curve 57 serves a "helix" (helix).

Um die zweite Zentralkurve als Helix zu definieren, werden ein Startpunkt, eine Steigung P, eine Mittelachse und eine Höhe vorgegeben und Links- oder Rechtssteigung festgelegt. Um Steigung vorzugeben, wird eine Steighöhe gemäß der Rechenvorschrift

Figure 00310001
berechnet. Die Zahnbreite b ist gleich der Höhe der Helix.In order to define the second central curve as a helix, a starting point, a slope P, a central axis and a height are specified and left or right slope is determined. To specify slope, a rise height according to the calculation rule
Figure 00310001
calculated. The tooth width b is equal to the height of the helix.

Durch die Definition der Helix allein kann keine Geradverzahnung erreicht werden, da hierfür die Steigung P unendlich groß wäre. Daher wird eine zusätzliche „Regel" abgespeichert. Diese Regel trifft automatisch die Auswahl zwischen den zuvor definierten Zentralkurven. Vor der Editierung dieser Regel wird eine dritte Kurve eingefügt. Diese Kurve, hier Mittelskurve genannt, dient als Dummy. Wird ein Schrägungswinkel größer 0 verwendet, so ist die Mittelskurve gleich der Helix. Bei einem Schrägungswinkel gleich 0 ist die Mittelskurve die o.g. Linie.By the definition of the helix alone can not achieve spur toothing be there for this the slope P would be infinitely large. Therefore an additional "rule" is stored Rule automatically selects between the previously defined ones Central curves. Before editing this rule will be a third Curve inserted. This curve, here called mean curve, serves as a dummy. Becomes a helix angle greater than 0 used, so the mean curve is equal to the helix. At a helix angle equals 0, the mean curve is the o.g. Line.

Anschließend wird die Rippe fertig gestellt. Dazu wird das ebene Zahnprofil, die Mittelskurve und Bezugslinie der Evolvente und der Unterschnittkurve zur vollständigen Definition verwendet. Abschließend wird die Rippe mit einem „Kreismuster" kreisförmig angeordnet. Es wird die Anzahl mit dem Parameter „Zähnezahl" festgelegt und die Einstellmöglichkeit „Parameter" auf „Vollständiger Kranz" gesetzt.Then the rib is finished. For this, the plane tooth profile, the mean curve and the reference line of the involute and the undercut curve are used for complete definition. Finally, the rib is circularly arranged with a "circle pattern." The number with the parameter "number of teeth" and the setting option "Parameter" is set to "Complete garland".

Im Ausführungsbeispiel wird das parametrische Konstruktionsmodell einer Zahnverbindung in einer elektronischen Bibliothek abgespeichert, und zwar vorzugsweise als benutzerdefiniertes Gestaltungselement („user-defined feature").in the embodiment becomes the parametric design model of a tooth connection stored in an electronic library, preferably as a user-defined feature.

29 zeigt eine Zahnwellen-Verbindung mit Evolventenflanken, die eine Welle und eine Nabe miteinander verbindet. Dargestellt sind das Profil 60 von Rad 1 (Welle) und das Profil 61 von Rad 2 (Nabe). Eine Wellenverzahnung ist eine Form der Stirnradverzahnung. Daher sind Berechnungsvorschriften für eine Stirnradverzahnung auch für eine Wellenverzahnung gültig. Die Parameter haben vorzugsweise folgende alternative Werte:

  • – Der Eingriffswinkel αn beträgt wahlweise 30° oder 37,5° oder 45°.
  • – Die Kopfhöhe haP des Bezugsprofils beträgt vorzugsweise 0,45.
  • – Die Fußhöhe hfP des Bezugsprofils beträgt vorzugsweise 0,55 bei Fertigung durch Räumen, 0,60 bei Wälzfräsen und 0,65 bei Wälzstoßen.
29 shows a toothed shaft connection with involute flanks, which connects a shaft and a hub with each other. Shown are the profile 60 of wheel 1 (shaft) and the profile 61 of wheel 2 (hub). A spline is a form of spur gear teeth. Therefore, calculation rules for a spur gear toothing are also valid for a shaft toothing. The parameters preferably have the following alternative values:
  • - The pressure angle α n is either 30 ° or 37.5 ° or 45 °.
  • The head height h aP of the reference profile is preferably 0.45.
  • - The foot height h fP of the reference profile is preferably 0.55 when manufactured by broaching, 0.60 for hobbing and 0.65 at Wälzstoßen.

Diese Größen gelten gleichermaßen für die Nabeverzahnung. Die Nabeverzahnung ist jedoch eine Innenverzahnung und muß eigenständig modelliert werden. Dazu wird das Ausgangs-Konstruktionsmodell der Stirnradverzahnung angepaßt, indem einige Geometrien und Parameter ersetzt werden. Im Folgenden wird erklärt, wie dabei vorgegangen wird. Dabei sind alle Formelzeichen der Wellenverzahnung zusätzlich mit dem Index 1 und die der Nabeverzahnungen mit dem Index 2 gekennzeichnet.These Sizes apply equally for the Nabeverzahnung. However, the hub toothing is an internal toothing and must be modeled independently become. This will be the initial design model adapted to the spur gear toothing, by replacing some geometries and parameters. Hereinafter is explained how to proceed. Here are all the symbols of the wave teeth additionally marked with the index 1 and the hub teeth with the index 2.

Die Zähnezahl z eines innenverzahnten Stirnrades (Hohlrades) ist als negative Größe einzusetzen. Dies entspricht der Vorstellung, daß beim Übergang von Außenrad auf ein Hohlrad der Raddurchmesser vergrößert wird, bis zunächst bei d = +∞ die Zahnstange mit z = +∞ erreicht wird. Im weiteren Verlauf des Übergangs springt der Raddurchmesser auf –∞ um und nimmt dann endliche negative Größen an. Hieraus resultieren folgende Zusammenhänge:

Figure 00330001
The number of teeth z of an internally toothed spur gear (ring gear) is to be used as a negative size. This corresponds to the idea that the transition from the outer wheel to a ring gear, the wheel diameter is increased until at d = + ∞ initially the rack is achieved with z = + ∞. In the further course of the transition, the wheel diameter jumps to -∞ and then assumes finite negative sizes. This results in the following relationships:
Figure 00330001

Aus diesen Angaben resultieren alle Durchmesser der Nabeverzahnung mit negativen Vorzeichen. In der praktischen Anwendung sind die Absolutwerte zu verwenden. Hieraus resultieren folgende Berechnungsvorschriften für die Durchmesser der Nabeverzahnung:
für den Teilkreisdurchmesser: d2 = |–z·mn|
für den Grundkreisdurchmesser: db2 = |–z·mn·cosαn|
für den Kopfkreisdurchmesser: da2 = |–z·mn + 2·mn·(x2 + h*aP )|
für den Fußkreisdurchmesser: df2 = |–z·mn + 2·mn·(x2 – h*fP )|
This information results in all diameters of the hub teeth with negative signs. In practical application, the absolute values are to be used. This results in the following calculation rules for the diameters of the hub toothing:
for the pitch circle diameter: d 2 = | -z · m n |
for the base diameter d b 2 = | z n · m · cos n |
for the tip circle diameter: d a2 = | -Z · m n + 2 · m n · (X 2 + h * aP ) |
for the root diameter: d f2 = | -Z · m n + 2 · m n · (X 2 - H * fP ) |

Die werte des Teilkreisdurchmessers und des Grundkreisdurchmessers der Nabeverzahnung sind identisch mit den gleichen Durchmessern der Wellenverzahnung. Kopfkreisdurchmesser und Fußkreisdurchmesser unterscheiden sich, denn bei Innenverzahnungen ist der Kopfkreis innen und der Fußkreis außen. Dies wird in 29 veranschaulicht. Hierfür wird der Wälzfaktor G individuell berechnet:

Figure 00340001
The values of the pitch circle diameter and the base circle diameter of the hub toothing are identical to the same diameters of the shaft toothing. Tip diameter and root diameter differ, because with internal gears, the tip circle is inside and the root circle outside. This will be in 29 illustrated. For this purpose, the rolling factor G is calculated individually:
Figure 00340001

Der Verdrehwinkel ψ ⁀E0I der Evolvente für Innenverzahnungen im Bogenmaß wird gemäß folgender Rechenvorschrift berechnet:

Figure 00340002
The angle of rotation ψ ⁀ E0I of the involute for internal gears in radians is calculated according to the following calculation rule:
Figure 00340002

Oben wurden zwei Rechenvorschriften angegeben, um die Koordinaten eines Punkts auf der verkürzten Evolvente 46 zu berechnen. Im Folgenden werden die entsprechenden Rechenvorschriften für eine Innenverzahnung angegeben. Der Verdrehwinkel ΨEI der Evolvente für Innenverzahnungen wird mit negativem Vorzeichnen eingesetzt.Above, two arithmetic rules were given to obtain the coordinates of a point on the shortened involute 46 to calculate. In the following, the corresponding calculation rules for an internal toothing are given. The involute angle Ψ EI of the involute for internal gears is used with negative prefix.

Figure 00340003
Figure 00340003

Die beiden zuletzt angegebenen Rechenvorschriften werden in der Konstruktionsvorrichtung in rechnerauswertbarer Form abgespeichert. Die verkürzte Evolvente 46 wird gespiegelt. Die verkürzte Evolvente 46 wird mit der gespiegelten verkürzten Evolvente durch Kopf- und Fußkreisteilstücke verbunden. Da von vornherein die Verdrehwinkel berücksichtigt werden, be finden sich bereits beide Kurven in der späteren Endlage. Die Fußrundungskurve kann in diesem Zusammenhang nicht verwendet werden. Statt dessen werden Radien angetragen.The last two specified calculation instructions are stored in the design device in computer evaluable form. The shortened involute 46 is mirrored. The shortened involute 46 is connected to the mirrored shortened involute by head and foot sections. Since the angles of rotation are taken into account from the outset, both curves already exist in the later end position. The foot rounding curve can not be used in this context. Instead, radii are applied.

In 30 werden die Geometrien der Zahnlücken von Welle und Nabe gezeigt. Dargestellt sind die Zahnlücke 62 einer Welle und die Zahnlücke 63 einer Nabe. Der Lückenverdrehwinkel η gewährleistet, daß bei der Anwendung keine Änderungen vorgenommen werden müssen. Er ist folgendermaßen definiert: η = 180°z In 30 The geometries of the tooth gaps of shaft and hub are shown. Shown are the tooth gap 62 a wave and the tooth gap 63 a hub. The gap twist angle η ensures that no changes must be made in the application. It is defined as follows: η = 180 ° z

Anschließend wird der Zahn der Nabe mit einem Block aus dem ebenen Zahnlückenprofil extrudiert und mit einem „Kreismuster" kreisförmig angeordnet. Die Anzahl wird mit dem Parameter „Zähnezahl". 31 zeigt die fertig gestellte Positivgeometrie des Ausgangs-Konstruktionsmodells der Nabeverzahnung aus zwei verschiedenen Betrachtungsrichtungen. Auch dieses Ausgangs-Konstruktionsmodell wird vorzugsweise als benutzerdefiniertes Gestaltungselement in der elektronischen Bibliothek abgespeichert. Um das Ausgangs-Konstruktionsmodell anzuwenden, wird die Positivgeometrie der Zahnlücke wird dann von einer zuvor modellierten Geometrie subtrahiert.The tooth of the hub is then extruded with a block from the flat tooth space profile and arranged in a circular pattern with a "circle pattern." The number is calculated using the parameter "number of teeth". 31 shows the completed positive geometry of the initial design model of the hub toothing from two different viewing directions. Also, this initial design model is preferably stored as a custom design element in the electronic library. To apply the initial design model, the positive geometry of the tooth gap is then subtracted from a previously modeled geometry.

Eine rechnerverfügbare Beschreibung der Wellenverzahnung wird ebenfalls dadurch erzeugt, daß sie in der späteren Anwendung von anderen Geometrien mit booleschen Operationen abgezogen wird. Diese Welleverzahnungen werden mit Wellenausläufen gefertigt, d.h. das Werkzeug fährt aus dem Werkstück heraus. Dazu werden zwei gängige Wellenausläufe zusätzlich modelliert.A computer-accessible Description of the shaft toothing is also generated by that they are in later Application of other geometries subtracted with Boolean operations becomes. These shaft gears are manufactured with shaft outlets, i.e. the tool moves from the workpiece out. These are two common Wellenausläufe additionally modeled.

32 zeigt zwei Varianten von Wellenausläufen. Die links gezeigte Variante hat eine Rundung und verläuft danach gerade. Bei der in 32 rechts gezeigte Variante ist der Wellenauslauf eine Rundung. 32 shows two variants of wave outlets. The variant shown on the left has a rounding and then runs straight. At the in 32 shown on the right is the shaft outlet a rounding.

33 zeigt die beiden resultierenden Nabeverzahnungen. Diese entstehen aus dem Konstruktionsmodellen von 31 un ter Verwendung der beiden Varianten von Wellenausläufen, die in 32 gezeigt werden. Liste der verwendeten Bezugszeichen und Symbole

Figure 00360001
Figure 00370001
Figure 00380001
Figure 00390001
Figure 00400001
33 shows the two resulting hub teeth. These arise from the design models of 31 Using the two variants of wave outlets, which in 32 to be shown. List of used reference signs and symbols
Figure 00360001
Figure 00370001
Figure 00380001
Figure 00390001
Figure 00400001

Claims (4)

Elektronische Vorrichtung zum Konstruieren einer zwei Bestandteile umfassenden Zahnverbindung, wobei – jeder Bestandteil der Zahnverbindung ein Zahnrad oder ein Zahnrad-Segment umfaßt, – die Konstruktionsvorrichtung Lesezugriff auf einen Datenspeicher hat, – in welchem ein rechnerverfügbares dreidimensionales Anfangs-Konstruktionsmodell der Zahnverbindung abgespeichert ist, – das Anfangs-Konstruktionsmodell mindestens einen Parameter umfaßt und die Konstruktionsvorrichtung – ein Eingabegerät zum Eingeben jeweils eines Werts für jeden Parameter aufweist und – zum Erzeugen eines rechnerverfügbaren dreidimensionalen Konstruktionsmodells der Zahnverbindung durch Verändern des Anfangs-Konstruktionsmodells in Abhängigkeit von den eingegebenen Parameterwerten ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß – die Zahnverbindung so gefertigt ist, daß jede Zahnflanke jedes Zahns jedes Bestandteils die Form einer Evolvente aufweist, – das Anfangs-Konstruktionsmodell jeweils eine rechnerverfügbare Beschreibung jeder Zahnflanke jedes Zahns jedes Bestandteils umfaßt, – die Zahnflanken-Beschreibung eine rechnerauswertbare analytische Beschreibung einer Evolvente, die die Geometrie der Zahnflanke festlegt, umfaßt und – der mindestens eine Parameter ein Parameter der Evolventen-Beschreibung ist.An electronic device for constructing a two-part tooth connection, wherein - each component of the tooth connection comprises a gear or a gear segment, - the design device has read access to a data memory, - in which a computer-available three-dimensional initial construction model of the tooth connection is stored, - Initial design model comprises at least one parameter, and the design device - an input device for inputting a value for each parameter and - designed to generate a computer-accessible three-dimensional design model of the tooth connection by modifying the initial design model in dependence on the input parameter values, characterized that - the tooth connection is made so that each tooth flank of each tooth of each component has the shape of an involute, - the initial construction model jewei ls comprises a computer-accessible description of each tooth flank of each tooth of each component, - the tooth flank description comprises a computer evaluable analytical description of an involute defining the geometry of the tooth flank, and - the at least one parameter is a parameter of the involute description. Konstruktionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangs-Konstruktionsmodell mindestens eines Bestandteils mindestens einen der folgenden Parameter als den veränderbaren Parameter aufweist: – den Schrägungswinkel (β) als Winkle zwischen der Kammlinie jedes Zahns und der Drehachse des Bestandteils, – die Zahnbreite (b), – den Normaleingriffswinkel (an), – den Stirneingriffswinkel (αt), – den Normalmodul (mn) als den Modul im Normalschnitt, – den Profilverschiebungsfaktor (x) als Quotient aus Profilverschiebung und Normalmodul (mn), – die Anzahl (z) der Zähne.A construction device according to claim 1, characterized in that the initial design model of at least one component has at least one of the following parameters as the variable parameter: - the helix angle (β) as the angle between the crest line of each tooth and the axis of rotation of the component, - the tooth width ( b), - the normal engagement angle (an), - the preassembly angle (α t ), - the normal modulus (m n ) as the module in the normal section, - the profile shift factor (x) as the quotient of the profile shift and normal modulus (m n ), - the number (z) of the teeth. Konstruktionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anfangs-Konstruktionsmodell eine rechnerverfügbare Beschreibung der Zahnlücke zwischen zwei Zähnen aufweist und die Zahnlücken-Beschreibung eine rechnerauswertbare Beschreibung einer Fußrundungskurve umfaßt, wobei die Fußrundungskurven-Beschreibung die Form der Zahnlücke beschreibt und vom Parameter und von mindestens einem weiteren Parameter abhängt.Construction device according to claim 1 or claim 2 characterized in that each Initial Design Model A computer-accessible description of the tooth gap between two teeth and the tooth gap description a computer-evaluable description of a foot rounding curve, in which the footer curve description the shape of the tooth gap describes and of the parameter and of at least one other parameter depends. Konstruktionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine weitere Parameter – der Kopfhöhenfaktor (h*aP ), – der Fußhöhenfaktor (h*fP ), – der Faktor des Fußrundungsradius *fP ) oder – die Kopfkürzung (k) ist.Construction device according to claim 3, characterized in that the at least one further parameter - the head height factor (H * aP ) - the foot height factor (H * fP ) - the factor of the footing radius * fP ) or - the head reduction (k) is.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI628377B (en) * 2013-08-02 2018-07-01 東洋電機製造股份有限公司 Gear device for railway vehicle driven by parallel universal joint

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