Headerbild zu Welle-Nabe-Verbindungen mit abgesetzter Welle und Passfedernuten vor technischem CNC-Maschinenhintergrund.

Welle-Nabe-Verbindungen
Berechnen bevor es kritisch wird

Tragfähigkeitsnachweis
Fugendruck
Dokumentation

Die passende Verbindung für hohe Drehmomente finden

Welle-Nabe-Verbindungen müssen hohe Drehmomente und Kräfte zuverlässig zwischen Welle und Nabe übertragen. Entscheidend sind dabei nicht nur Geometrie und Verbindungstyp, sondern auch Pressungen, Werkstoffpaarungen, Übermaß und reale Betriebsbedingungen.

MDESIGN führt diese Einflussgrößen in einer durchgängigen Berechnung zusammen. So wird sichtbar, welche Verbindung die geforderte Leistung überträgt, wo kritische Pressungen entstehen und welche Geometrie für die Anwendung sinnvoll ist.

KEILWELLEN & PASSVERZAHNUNGEN DIN 5464 & DIN ISO 14
PASSFEDERVERBINDUNGEN DIN 6885 & DIN 6892
PRESSVERBÄNDE DIN 7190
POLYGONVERBINDUNGEN P3G & P4C DIN 32711 & DIN 32712

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.

MDESIGN Softwareoberfläche
40+ Jahre Engineering-Erfahrung
35.000+ Anwender weltweit
Welle-Nabe-Verbindungen

Leistungsgrenzen der Verbindung ermitteln

Bei Welle-Nabe-Verbindungen entscheidet das Zusammenspiel aus Drehmoment, Geometrie, Pressung und Werkstoff darüber, wie leistungsfähig die Verbindung tatsächlich ist. MDESIGN berechnet unter anderem übertragbare Drehmomente, Flächen- und Flankenpressungen, Fugendruck, erforderliche Übermaße sowie Sicherheitsfaktoren. Zusätzlich lassen sich Geometriegrößen und übertragbare Axialkräfte bestimmen. Damit kann nicht nur eine bestehende Verbindung überprüft werden. Konstrukteure können bereits in der Auslegung gezielt abschätzen, welche Geometrie erforderlich ist, wo Reserven bestehen und welche Variante technisch sinnvoller ist. Das verkürzt Iterationen, reduziert unnötige Überdimensionierung und schafft schneller Klarheit für die weitere Konstruktion.

Übertragbares Drehmoment
Sicherheitsfaktoren
Flächen- und Flankenpressung
Tragfähigkeitsnachweis
Fugendruck
Übertragbare Axialkraft
Erforderliches Übermaß
Vergleichs- und Kontaktspannungen
Erforderliche Geometrie
Temperatur- und Fliehkrafteinfluss

Verbindungstyp passend zu Leistung und Bauraum wählen

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Welle-Nabe-Verbindungen zum Einsatz. Drehmoment, Bauraum, Montagebedingungen und Belastungsart beeinflussen die Wahl der geeigneten Verbindung erheblich.

Unterstützt wird eine große Bandbreite form- und kraftschlüssiger Verbindungen und die es ermöglichen, unterschiedliche Varianten auf einer einheitlichen Berechnungsgrundlage gegenüberzustellen.

So lassen sich Alternativen früher vergleichen, technische Grenzen schneller erkennen und Verbindungen gezielter auf die jeweilige Anwendung abstimmen.

Keilwellenverbindung
Passfederverbindung
Geteilte Scheibennabe
Geschlitzte Hebelnabe
Kegelverbindung
Spannelementverbindung
Zylindrischer Pressverband
Kegeliger Pressverband
Zahnwelle
Polygonprofil, P3G
Polygonprofil, P4C
Axiale Verspannung
Hirth · Curvic-Coupling · Zyklo-Palloid NEU Plankerbverzahnungen

Werkstoffpaarungen und Kontaktpressungen realitätsnah abbilden

Bei Welle und Nabe treffen häufig unterschiedliche Werkstoffe, Steifigkeiten und zulässige Pressungen aufeinander. Gerade bei Pressverbänden beeinflusst diese Kombination unmittelbar, welcher Fugendruck entsteht und welche Kräfte übertragen werden können.

MDESIGN stellt umfangreiche Werkstoffdaten mit den relevanten Kennwerten für die Berechnung bereit. Zusätzlich können eigene Werkstoffe, interne Kennwerte und firmenspezifische Materialdaten ergänzt und wiederverwendet werden.

Damit lassen sich reale Materialpaarungen direkt abbilden und unternehmenseigene Vorgaben konsistent in die Auslegung übernehmen. Das verbessert die Vergleichbarkeit von Berechnungen und reduziert den Aufwand, Kennwerte immer wieder neu zusammenzutragen.

Aus Berechnungsergebnissen bessere Verbindungskonzepte ableiten

MDESIGN stellt Drehmomente, Pressungen, Spannungen, Geometriewerte und Auslastungen so gegenüber, dass die technischen Zusammenhänge schnell erkennbar werden.

Damit lässt sich nicht nur feststellen, ob eine Verbindung funktioniert. Konstrukteure sehen auch, warum eine Variante an ihre Grenze kommt und an welcher Stelle eine Änderung den größten Effekt hat – etwa beim Durchmesser, Übermaß, Werkstoff oder Verbindungstyp.

So können Varianten gezielter weiterentwickelt, Bauraum besser genutzt und Entscheidungen zwischen unterschiedlichen Welle-Nabe-Konzepten schneller getroffen werden.

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.

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01Interne Entwicklung
02Kunden
03Prüforganisationen
04Zertifizierungen
05Fertigung
06Projektübergaben
01Umfang
02Sprache
03Firmenlogo
04Kundenlogo
05Inhalte
06Diagramme & Grafiken
PDF Nachweis
Normen enthalten
PDF automatisch
CI anpassbar
MDESIGN Welle-Nabe-Verbindungen

Funktionsumfang der MDESIGN Welle-Nabe-Verbindungen

Die wichtigsten Berechnungsmodule sind einzeln aufgeführt. Nur technisch eng verwandte Verbindungen mit vergleichbaren Eingaben und Ergebnissen werden gemeinsam dargestellt.

01

Berechnungsgrundlagen & Normen

Normen- und literaturbasierte Berechnung der unterschiedlichen Welle-Nabe-Verbindungen.

Je nach Verbindungsart werden passende Normen, Richtlinien und technische Fachliteratur als Berechnungsgrundlage verwendet.

DIN 5464, DIN 5466 und DIN 5480 für Zahn- und Keilwellen
DIN 6885 und DIN 6892 für Passfederverbindungen
DIN 32711 für Polygonprofil P3G
DIN 32712 für Polygonprofil P4C
DIN 7190-1 und DIN 7190-2 für Pressverbände
DIN 254 für Kegelverbindungen
Literaturbasierte Berechnung nach Roloff/Matek
Niemann/Winter/Höhn für Zahnwellenverbindungen
Schlottmann für axial verspannte Klemmverbindungen
Fachgrundlage für Plankerbverzahnungen nach Grams
02

Zahn- & Keilwellenverbindungen

Geometrie- und Tragfähigkeitsberechnung profilierter Welle-Nabe-Verbindungen.

Zahn- und Keilwellen werden hinsichtlich Profilgeometrie, Flankenpressung, Lastverteilung und Flankensicherheit berechnet.

Eingabewerte

Verbindungsart
Modul, Zähnezahl und Profilverschiebungsfaktor
Bezugsdurchmesser und tragende Länge
Nabenaußendurchmesser und abgesetzte Nabengeometrie
Nenn- und Spitzendrehmoment
Anwendungsfaktor, Lastspitzen und Lastangriff
Werkstoffe von Welle und Nabe

Berechnete Ergebnisse

Kopfkreisdurchmesser
Flankenmittenradius, Wirkradius, Wirkhöhe und Wirkwinkel
Nabenersatzdurchmesser und Berechnungsfaktoren
Äquivalente und maximale Flankenpressung
Grenzpressungen von Welle und Nabe
Flankensicherheit für Nenn- und Spitzendrehmoment
03

Plankerbverzahnung

Ausführliche Tragfähigkeitsberechnung von Hirth-Verzahnungen mit Verschraubung.

Die Plankerbverzahnung wird für zentrale oder dezentrale Verschraubung unter kombinierten axialen, radialen, torsionalen und biegenden Belastungen bewertet.

Eingabewerte

Verzahnungstyp, Innen- und Außendurchmesser
Zähnezahl, Eingriffswinkel, Fußradius und Kopfspiel
Wandstärke des Kupplungskörpers
Vorspannkräfte
Axialkräfte
Querkräfte
Drehmomente
Biegemomente
Verschraubungsart, Schraubenanzahl und Lochkreis
Schrauben- und Kupplungswerkstoff sowie Steifigkeiten
Mindestwerte für Zahnfuß-, Zahnflanken- und Schraubensicherheit

Berechnete Ergebnisse

Vollständige Zahn- und Kontaktgeometrie
Steifigkeiten von Kupplung und Verschraubung
Lastaufteilung auf Verzahnung, Kupplung und Schrauben
Normalkräfte, Tangentialkräfte und Axialkräfte an Last- und Rückflanke
Örtliche Zahnfußspannungen für symmetrische und asymmetrische Lasten
Zahnflankenbeanspruchung und Zahnflankensicherheit
Sicherheit gegen Dauerbruch und bleibende Verformung
Schraubenspannungen und Schraubensicherheiten
Restnormalkraft und Nachweis gegen Abheben der Rückflanke
Beispielhafte Ergebnisgrafik
Beispielhafte Ergebnisgrafik einer Plankerbverzahnung
Beispielhafte grafische Auswertung – eine von mehreren verfügbaren Ergebnisdarstellungen.
04

Passfederverbindungen

Berechnung nach DIN 6885 und DIN 6892 mit Methode B oder C.

Passfederverbindungen werden hinsichtlich wirksamer Geometrie, Flächenpressung und übertragbarer Drehmomente bewertet.

Eingabewerte

Verschiedene Rechenmethoden für den Festigkeitsnachweis
Wellendurchmesser und Anzahl der Passfedern
DIN-Form, Breite, Höhe und Nuttiefe
Passfederlänge und tragende Längen
Nabenaußendurchmesser
Nenn-, Spitzen- und Reibschlussmoment
Anwendungsfaktor und Anzahl der Lastspitzen
Werkstoffe von Welle, Nabe und Passfeder

Berechnete Ergebnisse

Passfederbezeichnung und wirksame Längen
Äquivalentes Drehmoment und Umfangskräfte
Äquivalente und maximale Flächenpressung
Zulässige Flächenpressung
Zulässiges Nenn- und Spitzendrehmoment
Sicherheiten für äquivalentes und maximales Drehmoment
Beispielhafte Ergebnisgrafik
Beispielhafte Ergebnisgrafik einer Passfederverbindung
Beispielhafte grafische Auswertung der berechneten Verbindung.
05

Polygonprofile P3G & P4C

Normgerechte Geometrie- und Festigkeitsberechnung nach DIN 32711 und DIN 32712.

P3G- und P4C-Profile besitzen einen vergleichbaren Berechnungsaufbau und werden deshalb gemeinsam dargestellt.

Eingabewerte

Profiltyp P3G oder P4C
Profillänge beziehungsweise Nabenbreite
Gleichdick-, Innen- und Außenkreisdurchmesser
Exzentergrößen
Vorbohrung, Schleifscheibendurchmesser und Radien bei P3G
Nenndrehmoment, Anwendungsfaktor und vorgegebene Sicherheit
Werkstoffe von Welle und Nabe

Berechnete Ergebnisse

Normgerechte Profilabmessungen für Welle und Nabe
Querschnittsfläche
Trägheits- und Widerstandsmomente
Mindest-Nabenwandstärke
Torsionsspannung
Vorhandene, zulässige und maximale Flächenpressung
Vorhandene Sicherheit gegen Flächenpressung
06

Zylindrische Pressverbände

Berechnung von Längs- und Querpressverbänden nach DIN 7190-1.

Zylindrische Pressverbände werden über Passung, Übermaß, Fugendruck, Reibschluss und Bauteilspannungen ausgelegt oder nachgerechnet.

Eingabewerte

Fügeart
ISO-Passungssystem und Toleranzklassen
Fugendurchmesser, Fugenlänge und Bauteildurchmesser
Oberflächenrauheiten
Reibwerte für Rutschen und Lösen
Drehmoment und Axialkraft
Sollsicherheiten gegen Rutschen und plastische Verformung
Werkstoffe und optional Betriebstemperaturen

Berechnete Ergebnisse

Mindest- und Höchstübermaß
Wirksames Übermaß und elastische Auslastung
Erreichbarer Fugendruck
Übertragbares Drehmoment und Axialkraft
Erforderliche Einpresskraft nach Fügeart (Längspressverband) und Einpressfasenlänge
Fügetemperatur
Radial-, Tangential- und Vergleichsspannungen
Sicherheiten gegen plastische Verformung
Beispielhafte Ergebnisgrafik
Beispielhafte Ergebnisgrafik eines zylindrischen Pressverbandes
Beispielhafte grafische Auswertung von Pressung und Spannungsverteilung.
07

Kegelige Pressverbände

Berechnung selbsthemmender Kegelpressverbände nach DIN 7190-2.

Kegelige Pressverbände werden über Aufschubweg, Übermaß, Fugendruck und die Sicherheiten gegen Rutschen, Lösen und Plastizieren bewertet.

Eingabewerte

Wirksamer Kegeldurchmesser, Fugenlänge und Kegelverhältnis
Außen- und Innendurchmesser der Bauteile
Aufschubweg
Oberflächenrauheiten der Fügeflächen
Haftbeiwerte in Umfangs- und Längsrichtung
Drehmoment und Axialkraft
Sollsicherheiten gegen Rutschen und plastische Dehnung
Werkstoffe von Innen- und Außenteil

Berechnete Ergebnisse

Wirksamer Aufschubweg und wirksames Übermaß
Mittlerer Fugendruck
Rutschmoment und übertragbare Axialkraft
Füge- und Lösekraft
Spannungen in Welle und Nabe
Sicherheiten gegen Rutschen, Lösen und Plastizieren
Beispielhafte Ergebnisgrafik
Beispielhafte Ergebnisgrafik eines kegeligen Pressverbandes
Beispielhafte grafische Auswertung des kegeligen Pressverbandes.
08

Kegelverbindungen

Literaturbasierte Berechnung nach Roloff/Matek und DIN 254.

Klassische Kegelverbindungen werden hinsichtlich Einpresskraft, Fugenpressung, Haftmaß, Aufschubweg und Selbsthemmung berechnet.

Eingabewerte

Großer und kleiner Kegeldurchmesser
Kegellänge
Außen- und Innendurchmesser der Bauteile
Haftbeiwerte gegen Rutschen und Lösen
Nenndrehmoment und Anwendungsfaktor
Sicherheiten gegen Rutschen und plastische Verformung
Werkstoffe und Oberflächenrauheiten

Berechnete Ergebnisse

Kegelverhältnis, Kegelwinkel und Reibungswinkel
Minimaler und maximal zulässiger Aufschubweg
Erforderliche Einpresskraft
Erforderliche und zulässige Fugenpressung
Kleinstes und größtes zulässiges Haftmaß
Bewertung der Selbsthemmung
09

Spannelementverbindungen

Auswahl und Dimensionierung von Spannelementen über Drehmoment oder Axialkraft.

Spannelemente werden passend zur Belastung und zur verfügbaren Wellen- und Nabengeometrie ausgewählt und bewertet.

Eingabewerte

Voll- oder Hohlwelle
Nenndrehmoment und Axialkraft
Anwendungsfaktor
Montageart
Nabenwerkstoff

Berechnete Ergebnisse

Passende Spannelementabmessungen
Gesamtbreite des Spannsatzes
Erforderlicher Nabenaußendurchmesser
Übertragbares Drehmoment und Axialkraft
Fugenpressung an Welle und Nabe
Erforderliche und erreichte Vorspannkraft
10

Geschlitzte Hebelnabe & geteilte Scheibennabe

Schraubengeklemmte Naben mit vergleichbaren Eingaben und Ergebnissen.

Beide Nabenarten werden nach Roloff/Matek über Fugenpressung, Reibschluss und erforderliche Klemmkräfte berechnet.

Eingabewerte

Nabenart: geschlitzte Hebelnabe oder geteilte Scheibennabe
Fugenlänge und Fugendurchmesser
Hebelarme bei der geschlitzten Hebelnabe
Haftbeiwert und Schraubenanzahl
Nenndrehmoment und Anwendungsfaktor
Sicherheiten gegen Pressung und Rutschen
Montagevorspannkraft
Werkstoffe von Welle und Nabe

Berechnete Ergebnisse

Erforderliche beziehungsweise tatsächliche Fugenpressung
Zulässige Flächenpressung
Vorhandene Sicherheit gegen Flächenpressung
Erforderliche Anpresskraft je Nabenhälfte
Erforderliche Mindestklemmkraft je Schraube
Abgleich mit der Montagevorspannkraft
11

Axiale Verspannung

Berechnung axial verspannter Klemmverbindungen nach Schlottmann.

Die Verbindung wird über Reibfläche, Nenndrehmoment und erforderliche Spannkraft dimensioniert.

Eingabewerte

Großer und kleiner Reibflächendurchmesser
Anzahl der Schrauben
Bohrungsdurchmesser
Reibwert
Anwendungsfaktor und Nenndrehmoment
Vorgegebene Sicherheit gegen Pressung
Werkstoffe von Welle und Hohlwelle

Berechnete Ergebnisse

Mittlerer Reibflächendurchmesser
Bundbreite und Reibfläche
Vorhandene Flächenpressung
Zulässige und maximale Flächenpressung
Vorhandene Sicherheit gegen Flächenpressung
Erforderliche Spannkraft
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Werkstoffe & Kennwerte

Werkstoffdaten für Welle, Nabe, Passfeder, Schrauben und Verbindungselemente.

Die Werkstoffauswahl wird je nach Berechnungsmodul für die beteiligten Bauteile getrennt vorgenommen.

Werkstoffauswahl aus der MDESIGN-Datenbank
Separate Werkstoffe für Welle und Nabe
Zusätzlicher Passfederwerkstoff
Schrauben- und Kupplungswerkstoffe bei Plankerbverzahnungen
Zugfestigkeit und Streck- beziehungsweise Fließgrenze
Elastizitätsmodul und Querkontraktionszahl
Temperaturabhängige Kennwerte
Oberflächenhärtung und Wärmebehandlungszustand
Werkstoffpaarungen und eigene Werkstoffe
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