Zahnrad

Zahnrad, wichtiges Maschinenelement, das zur Übertragung einer Drehbewegung oder eines Drehmoments dient – üblicherweise zwischen zwei Wellen. Zahnräder besitzen häufig eine scheibenartige oder zylindrische Grundform, wobei der Radumfang (meist Außenumfang) gezahnt ist.

Das einfachste Zahnrad ist das Stirnrad – meist zylindrisch. Stirnräder übertragen die Drehbewegung zwischen zwei parallel laufenden Wellen. In einfachen Stirnradübertragungen dreht sich die angetriebene Welle in entgegengesetzter Richtung zur Antriebswelle. Wenn eine Drehung in gleicher Richtung gewünscht ist, wird zwischen das Antriebs- und das angetriebene Zahnrad ein Zwischenrad gesetzt. Die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle hängt bei jeder Art der Übertragung von der Anzahl der Zähne aller Zahnräder ab. Ein Zahnrad mit zehn Zähnen, welches ein zweites mit 20 Zähnen antreibt, wird sich doppelt so schnell drehen wie das von ihm angetriebene Rad. Im umgekehrten Fall dreht sich ein 20-zahniges Rad, welches ein zehnzahniges antreibt, bloß mit halber Geschwindigkeit. Indem man ein System von mehreren Zahnrädern verwendet, kann das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeit weitgehend verändert werden. Bei Stirnrädern unterscheidet man die Geradverzahnung von der Schrägverzahnung und der Pfeilverzahnung.

Kegelräder nutzt man, um Drehungen zwischen Wellen zu übertragen, deren Mittellinien sich schneiden. Im Gegensatz dazu verwendet man bei sich kreuzenden Wellen Schrauben- oder Schneckenräder. Bei Kegelrädern mit Bogenverzahnung findet man als Profilkurve der Zahnflanken häufig eine so genannte Kreisevolvente (Evolventenverzahnung). Eine Evolvente ist eine Abwicklungskurve, die sich aus einer Ausgangskurve – in diesem Fall einem Kreis – konstruieren lässt. Mathematisch gesehen sind Evolventen rechtwinklig schneidende Kurven der Tangenten an die Ausgangskurve. Zahnräder erzeugt man meist mit Hilfe von Fräs- und Schleifmaschinen. Gegossene Modelle sind seltener.

Siehe auch Getriebe; Differential; Rad