Zahnradberechnung für den
entscheidenden Vorsprung in der Konstruktion
Verzahnungen geometrisch auslegen, Tragfähigkeiten zuverlässig bewerten
und technische Ergebnisse nachvollziehbar dokumentieren.
Verzahnungen für Leistung, Lebensdauer und Betriebssicherheit auslegen
Verzahnungen übertragen Drehmomente unter hohen Kontakt- und Wechselbeanspruchungen. Zahngeometrie, Werkstoff, Schmierung, Drehzahl und Belastung entscheiden dabei gemeinsam über Tragfähigkeit, Wirkungsgrad, Verschleiß und Lebensdauer.
Mit MDESIGN lassen sich Stirnrad-, Kegelrad-, Schnecken- und weitere Verzahnungen normgerecht auslegen, nachweisen und dokumentieren. Von der Geometriebestimmung über Zahnfuß- und Flankentragfähigkeit bis zu Temperatur-, Verschleiß- und Schmierfilmbewertungen entsteht eine belastbare Grundlage für Konstruktion, technische Freigabe und weiterführende Entwicklung.
Berücksichtigte Normen und Richtlinien für Verzahnungen und Zahnradnachweise
Stirnräder
ISO 6336 DIN 3990
Kegelräder
ISO 10300 DIN 3991
Sonderverzahnungen
DIN 3996 VDI 2736/2737
US-Normen
AGMA ANSI
Standards schaffen, Engineering beschleunigen
MDESIGN schafft eine einheitliche Grundlage für Berechnungen im gesamten Team. Strukturierte Eingaben, zentral gepflegte Berechnungsgrundlagen und eine durchgängige Dokumentation sorgen dafür, dass Ergebnisse nachvollziehbar und über Projekte hinweg vergleichbar bleiben.
Seit über 40 Jahren unterstützt MDESIGN Unternehmen bei der Berechnung und Auslegung technischer Komponenten – heute mit mehr als 35.000 Anwendern weltweit.
Verzahnungsgeometrie und Betriebsverhalten umfassend bewerten
Für eine belastbare Auslegung müssen zahlreiche Einflussgrößen zusammen betrachtet werden. Dazu gehören unter anderem Modul, Zahnbreite, Profilverschiebung und Achsabstand ebenso wie Drehmoment, Drehzahl, Werkstoff, Schmierung und Lastverteilung. Je nach Verzahnungsart werden daraus Geometriegrößen, Zahnkräfte, Spannungen, Sicherheitsbeiwerte, Kontaktgrößen, Wirkungsgrad, Verlustleistung, Temperaturwerte, Toleranzen und Schmierbedingungen bestimmt. Erweiterte Nachweise ermöglichen darüber hinaus Bewertungen zu Verschleiß, Grauflecken, Zahnflankenbruch oder Verformung. Damit lässt sich nicht nur prüfen, ob eine Verzahnung grundsätzlich tragfähig ist. Konstrukteure sehen auch, wie sich Änderungen an Geometrie, Werkstoff oder Betriebsbedingungen auf Laufverhalten, Reserven, Effizienz und Lebensdauer auswirken.
Passende Werkstoffe und Schmierstoffe schnell auswählen
Für Ritzel und Rad stehen genormte Werkstoffe direkt in der Berechnung zur Auswahl. Hinterlegt sind nicht nur Werkstoffbezeichnung und Werkstoffnummer, sondern auch die für die Verzahnungsberechnung relevanten Kennwerte – beispielsweise Festigkeitswerte, Wärmebehandlungszustand, Elastizitätsmodul, Dichte, Härte sowie zugehörige Normen und Quellen.
Materialpaarungen im Berechnungsfall abbilden
Die Werkstoffauswahl kann für Ritzel und Rad getrennt erfolgen. Unterschiedliche Materialpaarungen und Wärmebehandlungen lassen sich so unmittelbar im jeweiligen Berechnungsfall abbilden, ohne die benötigten Kennwerte manuell aus Tabellen übertragen zu müssen.
Neben den vorhandenen Daten können eigene Werkstoffe, interne Kennwerte und firmenspezifische Materialdaten ergänzt und für weitere Projekte wiederverwendet werden. Damit lassen sich Normwerkstoffe und unternehmenseigene Vorgaben innerhalb derselben Datenbasis nutzen.
Ritzel und Rad getrennt definieren und unterschiedliche Werkstoffpaarungen abbilden.
Festigkeit, Härte, Dichte, Elastizitätsmodul und weitere Werte direkt nutzen.
Viskosität, Dichte, FZG-Kraftstufe, Schmierungsart und Temperaturen berücksichtigen.
Auch Schmierstoffdaten fließen abhängig vom gewählten Nachweis direkt in die Berechnung ein. Dazu gehören unter anderem Viskosität, Dichte, FZG-Kraftstufe, Schmierungsart sowie Öl- und Betriebstemperaturen. So können Werkstoffpaarung und Schmierungsbedingungen gemeinsam auf den tatsächlichen Einsatzfall abgestimmt werden.
Zusätzliche Sicherheit für anspruchsvolle Verzahnungsfälle
Neben der klassischen Tragfähigkeitsberechnung unterstützt MDESIGN auch spezielle Nachweise, wenn Schmierung, Werkstoff, Temperatur oder Verformung den Einsatzfall stärker beeinflussen.
Je nach Modul können auch Schmierfilmdicke, lokale Kontaktspannungen, Verformung oder Verdrehflankenspiel berücksichtigt werden.
Verfügbare Verzahnungsarten in MDESIGN
MDESIGN deckt ein breites Spektrum an Verzahnungsarten und Getriebekonzepten ab. Je nach Anwendung stehen dafür eigene Berechnungsmodule mit den jeweils passenden Geometrie-, Last- und Nachweisgrößen zur Verfügung.
So können sowohl klassische als auch speziellere Verzahnungen innerhalb derselben Softwareumgebung bearbeitet werden.
Stirnräder
Zahnstangen
Kegel- & Hypoidräder
Schneckenräder
Kronenräder
Kunststoffzahnräder
Schraubräder
Hohlräder
Planetenverzahnungen
Ergebnisse verstehen und Verzahnungen gezielt weiterentwickeln
Nach der Berechnung stehen Geometrie-, Belastungs- und Tragfähigkeitswerte gemeinsam zur Verfügung. Dadurch lässt sich erkennen, ob beispielsweise Zahnfuß, Flanke, Temperatur oder Verschleiß für die Auslegung maßgebend wird. Aus den Resultaten können konkrete konstruktive Entscheidungen abgeleitet werden: Modul oder Zahnbreite verändern, Profilverschiebungen anpassen, Werkstoffe vergleichen oder Schmierungsbedingungen neu bewerten.
So dient die Berechnung nicht nur dem Nachweis einer bestehenden Verzahnung, sondern unterstützt auch den Weg zu einer ausgewogeneren Auslegung mit passenden Reserven, gutem Wirkungsgrad und belastbarer Lebensdauer.
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01
Geführte und strukturierte Eingabe
Unterstützung bei der Eingabe der relevanten Geometrie-, Werkstoff- und Betriebsdaten. Hilfetexte, technische Hinweise und ein integrierter KI-Assistent erleichtern die Arbeit direkt innerhalb der Software.
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02
3D-Darstellung der Verzahnungsgeometrie
Die berechnete Verzahnung wird als 3D-Modell dargestellt. Zahnform, Abmessungen und geometrische Zusammenhänge lassen sich dadurch direkt nachvollziehen und mit den eingegebenen Parametern abgleichen.
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Dokumentation und Nachweis auf Knopfdruck
Technische Dokumentation automatisch erstellen.
Alle Eingaben, Normen, Randbedingungen, Ergebnisse und Grafiken werden automatisch zu einer vollständigen Dokumentation zusammengeführt. So entstehen nachvollziehbare Nachweise für interne Entwicklung, Kunden, Prüforganisationen oder Fertigung.
STEP-Export direkt aus der Berechnung
Bauteile werden in MDESIGN modelliert, berechnet und bewertet. Die validierten Ergebnisse können anschließend direkt als STEP-Datei exportiert und in CAD-Systeme überführt werden. So bleibt der gesamte Entwicklungsprozess konsistent – ohne Medienbruch und ohne manuelle Übertragung von Geometrien.
Funktionsumfang der MDESIGN Verzahnungsberechnung
Die wichtigsten Berechnungsmodule sind einzeln aufgeführt. Zu jedem Verzahnungstyp werden die wesentlichen Eingabewerte und die daraus berechneten Ergebnisse direkt gegenübergestellt.
01
Berechnungsgrundlagen & Normen
Normen- und literaturbasierte Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung.
Berechnungsgrundlagen & Normen
Normen- und literaturbasierte Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung.
Je nach Verzahnungsart und Nachweis werden die dafür vorgesehenen nationalen und internationalen Regelwerke verwendet.
02
Auslegung von Stirnradpaaren
Vorentwurf eines Stirnradpaars aus Übersetzung, Achsabstand, Last und Werkstoff.
Auslegung von Stirnradpaaren
Vorentwurf eines Stirnradpaars aus Übersetzung, Achsabstand, Last und Werkstoff.
Das Auslegungsmodul ermittelt eine geeignete Grundgeometrie und zeigt, welcher Auslegungsansatz für die Modulwahl maßgebend ist.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
03
Stirnradberechnung
Umfassende Geometrie-, Toleranz- und Tragfähigkeitsberechnung für Außen- und Innenverzahnungen.
Stirnradberechnung
Umfassende Geometrie-, Toleranz- und Tragfähigkeitsberechnung für Außen- und Innenverzahnungen.
Gerad-, schräg- und doppelschrägverzahnte Stirnräder können geometrisch ausgelegt und nach unterschiedlichen Tragfähigkeitsnormen bewertet werden.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
04
Stirnrad-Zahnstangen-Verbindungen
Geometrie- und Festigkeitsnachweis für Ritzel-Zahnstangen-Systeme.
Stirnrad-Zahnstangen-Verbindungen
Geometrie- und Festigkeitsnachweis für Ritzel-Zahnstangen-Systeme.
Die Berechnung berücksichtigt die besondere Geometrie und Lastübertragung zwischen einem Stirnrad und einer linearen Zahnstange.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
05
Kegel- & Hypoidräder
Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung für Kegelrad- und Hypoidgetriebe.
Kegel- & Hypoidräder
Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung für Kegelrad- und Hypoidgetriebe.
Kegel- und Hypoidräder werden unter Berücksichtigung von Achswinkel, Achsversatz, Fertigungsverfahren und räumlicher Verzahnungsgeometrie berechnet.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
06
Schneckengetriebe
Tragfähigkeits-, Wirkungsgrad-, Temperatur- und Verschleißberechnung nach DIN 3996.
Schneckengetriebe
Tragfähigkeits-, Wirkungsgrad-, Temperatur- und Verschleißberechnung nach DIN 3996.
Schnecke und Schneckenrad werden als Gesamtsystem aus Geometrie, Lagerung, Schmierung, Verlustleistung und thermischer Belastung bewertet.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
07
Schraubradgetriebe
Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung gekreuzter Schrägverzahnungen.
Schraubradgetriebe
Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung gekreuzter Schrägverzahnungen.
Schraubräder werden über Achsenwinkel, unterschiedliche Schrägungswinkel, Profilverschiebungen und die besonderen Gleitverhältnisse berechnet.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
08
Kronenradgetriebe
Auslegung und Festigkeitsnachweis für Ritzel-Kronenrad-Paarungen.
Kronenradgetriebe
Auslegung und Festigkeitsnachweis für Ritzel-Kronenrad-Paarungen.
Das Kronenradmodul berücksichtigt die radial veränderliche Zahngeometrie, nutzbare Durchmesserbereiche und die Tragfähigkeit der Paarung.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
09
Kunststoffzahnräder
Geometrie-, Temperatur-, Verschleiß- und Tragfähigkeitsberechnung nach VDI 2736.
Kunststoffzahnräder
Geometrie-, Temperatur-, Verschleiß- und Tragfähigkeitsberechnung nach VDI 2736.
Kunststoffverzahnungen werden unter Berücksichtigung temperaturabhängiger Werkstoffwerte, Schmierungsart, Verformung und Verschleiß bewertet.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
10
Hohlrad mit Zahnkranzeinfluss
Zahnfußtragfähigkeit elastischer Innenverzahnungen nach VDI 2737.
Hohlrad mit Zahnkranzeinfluss
Zahnfußtragfähigkeit elastischer Innenverzahnungen nach VDI 2737.
Das Modul bewertet, wie sich ein elastischer Zahnkranz und versteifende Anschlussbauteile auf die Zahnfußbeanspruchung eines Hohlrades auswirken.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
11
Graufleckentragfähigkeit
Bewertung des Graufleckenrisikos entlang des Zahneingriffs nach ISO/TS 6336-22.
Graufleckentragfähigkeit
Bewertung des Graufleckenrisikos entlang des Zahneingriffs nach ISO/TS 6336-22.
Die Berechnung untersucht lokale Schmier- und Kontaktbedingungen an mehreren Punkten der Eingriffsstrecke.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
12
Zahnflankenbruch
Lokaler Werkstoffnachweis gegen Zahnflankenbruch nach ISO/TS 6336-4.
Zahnflankenbruch
Lokaler Werkstoffnachweis gegen Zahnflankenbruch nach ISO/TS 6336-4.
Der Nachweis bewertet die lokale Werkstoffanstrengung unterhalb der Zahnflanke unter Berücksichtigung von Härtetiefe, Härteverlauf und Eigenspannungen.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
13
Verdrehflankenspiel
Toleranz- und Verformungsberechnung des Flankenspiels über der Zahnbreite.
Verdrehflankenspiel
Toleranz- und Verformungsberechnung des Flankenspiels über der Zahnbreite.
Das theoretische und betriebliche Verdrehflankenspiel wird aus Zahndickenabmaßen, Achsabstandstoleranzen, Flankenmodifikationen und Wellenverformungen bestimmt.
Eingabewerte
Berechnete Ergebnisse
14
Werkstoffe & Schmierstoffe
Werkstoff-, Härte-, Temperatur- und Schmierstoffkennwerte für die Verzahnungsnachweise.
Werkstoffe & Schmierstoffe
Werkstoff-, Härte-, Temperatur- und Schmierstoffkennwerte für die Verzahnungsnachweise.
Die erforderlichen Festigkeits-, Elastizitäts-, Härte- und Schmierstoffdaten werden abhängig vom jeweiligen Berechnungsmodul berücksichtigt. Außerdem können interne Werkstoffe in einer Firmendatenbank hinterlegt werden
15
Ergebnisse & Auswertungen
Modulspezifische Ausgabe von Geometrie, Belastung, Tragfähigkeit und Betriebssicherheit.
Ergebnisse & Auswertungen
Modulspezifische Ausgabe von Geometrie, Belastung, Tragfähigkeit und Betriebssicherheit.
Die ausgegebenen Ergebnisgrößen richten sich nach Verzahnungsart und gewähltem Nachweis.
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