Zahnrad Generator: Gerad- und Schrägverzahnung für 3D-Druck und Laserschnitt

Wählen Sie im Generator oben auf dieser Seite für jedes Rad das Modul (die Zahngröße) und die Zähnezahl, stellen Sie Zahnbreite und Bohrung ein und sehen Sie sich die Prüfungen unter der Vorschau an. Laden Sie dann die STL-Dateien oder beide in einem ZIP und schneiden Sie sie wie jedes andere Teil. Die Zahnräder werden liegend auf Z = 0 erzeugt, sie drucken also flach auf dem Bett mit senkrechter Achse. Halten Sie das Flankenspiel im FDM-Bereich von 0,15 bis 0,25 mm (Regel dfam.feature.pip_mesh_backlash_mm), damit gedruckte Zähne nicht verschmelzen, und drucken Sie vor einem langen Druck ein Testpaar. Das Standardpaar (Modul 2, 20 und 40 Zähne) ergab 2.720 und 5.280 Dreiecke und 132,9 KB und 257,9 KB STL.

Das Modul m ist der Teilkreisdurchmesser geteilt durch die Zähnezahl, in Millimetern: m = d / z. Es legt die Zahngröße fest, und zwei Räder greifen nur ineinander, wenn sie dasselbe Modul (und denselben Eingriffswinkel) haben. Die Vorzugswerte der Reihe nach ISO 54 sind 0,5, 0,8, 1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20 mm (Regel mech.gear.module_standard_series). Zollräder nutzen stattdessen den Diametral Pitch, P = 25,4 / m, Modul 2 entspricht also etwa 12,7 Zähnen je Zoll.

Beim Standard-Eingriffswinkel von 20 Grad braucht ein Rad mindestens 17 Zähne, um Unterschnitt zu vermeiden (Regel mech.gear.min_teeth_20deg); das ist 2 / sin² des Winkels, auf einen ganzen Zahn gerundet (17,1). Bis hinunter zu 14 Zähnen ist der Unterschnitt gering (Regel mechanical.spur_gear.gear_min_tooth_count_with_slight_undercut). Darunter wird der Zahnfuß im echten Rad weggeschnitten, und der Zahn wird schwach. Der Generator weist darauf hin, wenn ein Rad unter der Grenze liegt und wenn der Kopf des einen Rads in den Fuß des anderen schneiden würde. Eine Profilverschiebung, das übliche Mittel bei einem kleinen Ritzel, bietet er nicht an; nehmen Sie also mehr Zähne.

Für zwei geradverzahnte Räder mit gleichem Modul gilt a = m x (z1 + z2) / 2. Das Standardpaar, Modul 2 mit 20 und 40 Zähnen, liegt bei 2 x 60 / 2 = 60 mm. Für schrägverzahnte Räder mit Normalmodul m und Schrägungswinkel beta gilt a = m x (z1 + z2) / (2 x cos beta). Die Übersetzung ist die Zähnezahl des getriebenen Rads durch die des treibenden, i = z2 / z1, mit Rad 1 als Antrieb: 40 und 20 Zähne ergeben 2 : 1, der Abtrieb dreht also halb so schnell und mit doppeltem Drehmoment, abzüglich Reibung. Eine Stufe sollte zwischen 1 und 10 bleiben (Regel mech.gear.ratio_per_stage); für mehr schalten Sie zwei Stufen hintereinander. Die Seite zeigt die genauen Werte, und die 3D-Vorschau stellt die Räder in diesen Abstand. Das Flankenspiel entsteht durch dünnere Zähne, nicht durch größeren Abstand, montieren Sie die Wellen also genau in diesem Abstand. Für Räderketten und Planetengetriebe nutzen Sie den Gear Designer.

Für ein FDM-gedrucktes Paar nennt das Regelwerk 0,15 bis 0,25 mm (Regel dfam.feature.pip_mesh_backlash_mm) und für Zahnräder allgemein 0,04 bis 0,25 mm (Regel mech.gear.backlash_range, angegeben für Module von 1 bis 5). Vorgabe ist hier 0,2 mm. Die Seite misst das Flankenspiel am Teilkreis und nimmt die Hälfte davon von der Zahndicke jedes Rads weg. Drucker unterscheiden sich, drucken Sie also ein Testpaar und ändern Sie den Wert, wenn das Paar klemmt oder klappert. Das Regelwerk hat keinen Wert für Harz- oder Pulverdrucker, deshalb wird dafür keiner genannt.

Ja. Beide Dateien enthalten das 2D-Profil der Räder in Millimetern, mit 1 Einheit = 1 mm. Die beiden Räder stehen mit 5 mm Abstand nebeneinander, damit Sie sie getrennt schneiden können, die DXF-Datei hat eine Ebene je Rad, und die Bohrung mit Passfedernut ist ein Loch im Profil. Die Kontur ist die nominale: Ein Laser trägt einen Materialstreifen ab, messen Sie also die Schnittfuge an Ihrer Maschine und berücksichtigen Sie sie beim Flankenspiel. Die Dateien enthalten das Profil in der Drehebene, bei einem schrägverzahnten Rad sind sie daher kein flaches Schnittmuster. Die Bohrung ist als Vieleck mit 40 Seiten gezeichnet, wie in der STL-Datei.

Ja. Sie haben drei kostenlose Downloads pro Tag für dieses Werkzeug, gezählt auf unserem Server, ohne Konto und ohne Wasserzeichen in den Dateien. Ein Download ist ein Paar: Die STL-Dateien, das ZIP, die SVG- und die DXF-Datei desselben Paars zählen als einer, und eine neue Einstellung ist ein neuer Download. Pro (15 EUR im Monat) hebt das Limit auf.

Nein. Die Zahnräder werden in Ihrem Browser-Tab von Code erzeugt, der auf Ihrem eigenen Rechner läuft, mit einem zu WebAssembly kompilierten Geometriekern. Die Seite lädt ihre Skripte und diesen Kern beim Öffnen von edufacturing.com. Gesendet wird nur eine kleine Anfrage für die Zahl der kostenlosen Downloads (Werkzeugname, zufällige Browser-ID und Sprache). Kein Design, keine Einstellung und keine Datei verlassen Ihren Rechner.

Sie können die STL-Datei mit dem STL-in-STEP-Konverter umwandeln, der in Ihrem Browser läuft. Die STEP-Datei, die er aus Dreiecken macht, ist facettiert: Die Form bleibt, aber jede Zahnflanke bleibt ein Netz aus kleinen ebenen Flächen. Der Konverter erkennt die Evolvente nicht, erwarten Sie also kein bearbeitbares Zahnprofil in Ihrem CAD-Programm. Für ein Teil, das Sie in CAD bearbeiten, bauen Sie das Zahnrad in einem parametrischen CAD-Programm, das die Evolvente zeichnet, und nutzen Sie die STL-Datei von hier für den Druck und die DXF-Datei für das Profil.

Geradverzahnte Räder haben gerade Zähne parallel zur Welle. Schrägverzahnte Räder haben über die Breite verdrehte Zähne, die Zähne greifen also allmählich ein, was leiser ist und dem Überdeckungsgrad eine Sprungüberdeckung hinzufügt, aber die Welle seitlich belastet. Das Regelwerk nennt einen Schrägungswinkel von 15 bis 45 Grad (Regel mech.gear.helical_helix_angle). Die zwei Räder eines schrägverzahnten Paars brauchen entgegengesetzte Steigung: Der Generator macht Rad 1 rechtssteigend und Rad 2 linkssteigend, und die Dateinamen sagen es. Das Modul, das Sie für ein schrägverzahntes Rad eingeben, ist das Normalmodul.