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Zahnrad Modul Rechner: Stirnräder & 3D-Modelle online erstellen
Zahnrad-Rechner und -Ersteller – Stirnräder nach DIN 867 online berechnen und als STEP exportieren
Unser kostenloser Zahnrad Modul Rechner ermöglicht die schnelle und präzise Zahnradberechnung von Stirnrädern mit Evolventenverzahnung nach DIN 867. Das Tool richtet sich an Konstrukteure, Maschinenbauer, CNC-Anwender und Hobby-Fräser, die Zahnräder individuell auslegen und direkt als fertige 3D-STEP-Datei für die Weiterverarbeitung in CAD- und CAM-Programmen exportieren möchten. Auch das Zusammenspiel mit Zahnstangen lässt sich so optimal vorbereiten.
Funktionsumfang der Zahnradberechnung
Der Rechner ermittelt auf Basis weniger Eingabeparameter – Modul, Zähnezahl und Eingriffswinkel – sämtliche relevanten Werte und Verzahnungsgrößen eines Stirnrads. Dazu gehören Teilkreisdurchmesser, Kopfkreisdurchmesser und Fußkreisdurchmesser sowie der Grundkreisdurchmesser. Ebenso werden die Zahnhöhe, die Zahnweite und die vollständige Geometrie der Evolventenflanke exakt bestimmt. Die Ergebnisse der Berechnung werden sofort in einer technischen Vorschau dreidimensional dargestellt und können als STEP-Datei heruntergeladen werden.
Grundlagen der Berechnung
Die Zahnradberechnung basiert auf dem genormten Evolventenprofil nach DIN 867. Die Evolvente beschreibt die Kurve, die ein Punkt auf einem gespannten Faden erzeugt, wenn dieser von einem Grundkreis abgewickelt wird. Dieses Zahnprofil ist im Maschinenbau Standard, da es eine gleichmäßige Kraftübertragung bei konstantem Übersetzungsverhältnis für das Getriebe gewährleistet. Der voreingestellte Eingriffswinkel von 20° entspricht der gängigen Normverzahnung und kann bei Bedarf angepasst werden. Auch komplexe Anpassungen wie eine Profilverschiebung können bei der Auslegung der Zähne eine Rolle spielen, wofür entsprechende Profilverschiebungsfaktoren herangezogen werden.
Wichtige Zahnradparameter im Überblick
Das Modul ist die zentrale Kenngröße einer Verzahnung und definiert das Verhältnis von Teilkreis bzw. Teilkreisdurchmesser zu Zähnezahl. Die Teilung der Zähne ergibt sich direkt aus dem Modul. Zwei Zahnräder können in einem Getriebe nur dann korrekt miteinander kämmen und den richtigen Achsabstand einhalten, wenn sie dasselbe Modul und denselben Schrägungswinkel (bei Geradverzahnung 0°) besitzen.
Der Teilkreisdurchmesser ist das Produkt aus Modul und Zähnezahl und beschreibt den theoretischen Wälzkreis, auf dem sich die Zahnflanken berühren. Der Kopfkreisdurchmesser begrenzt den äußeren Durchmesser an den Zahnspitzen, während der Fußkreisdurchmesser den tiefsten Punkt der Zahnlücke markiert. Der Eingriffswinkel bestimmt die Neigung der Zahnflanken und beeinflusst Tragfähigkeit, Laufruhe und Wirkungsgrad.
STEP-Export für CNC-Fertigung und Werkzeug-Auswahl
Ein wesentlicher Vorteil des Zahnrad-Erstellers ist die Möglichkeit, das berechnete 3D-Zahnprofil als STEP-Datei zu exportieren. Das STEP-Format (ISO 10303) ist ein herstellerunabhängiger Standard für den Austausch von 3D-CAD-Daten. Die exportierte Geometrie kann direkt in bestehende Konstruktionen importiert werden, um beispielsweise das passende Werkzeug für die CNC-Fräsbearbeitung auszuwählen oder den 3D-Druck vorzubereiten. Durch die dreidimensionale Darstellung lassen sich in der Zielanwendung auch Details wie Zahnbreite, Wellenbohrung oder eine Passfedernut für die sichere Kraftübertragung exakt definieren.
Anwendungsbereiche
Der Zahnrad-Rechner eignet sich für eine Vielzahl von Einsatzgebieten. Im Maschinenbau und in der Antriebstechnik werden individuelle Zahnräder und Zahnstangen für Getriebe, Vorschubmechanismen und Übersetzungsstufen benötigt. Besitzer von CNC-Fräsen und Hobby-Maker nutzen das Tool, um Ersatzteile zu fertigen oder eigene Entwürfe umzusetzen. Auch im Modellbau, in der Robotik und im Prototypenbau ist die schnelle Auslegung passgenauer Zahnräder essenziell. Darüber hinaus lässt sich das Tool für Lehrzwecke einsetzen, um die theoretischen Werte der Verzahnungstechnik anschaulich zu vermitteln.
Tipps zur Zahnradauslegung
Bei der Wahl des Moduls sollte der verfügbare Bauraum – der maßgeblich den Achsabstand bestimmt – ebenso berücksichtigt werden wie die zu übertragende Kraft. Kleinere Module erzeugen feinere Zähne mit ruhigerem Lauf, während größere Module höhere Kräfte übertragen können. Die Mindestzähnezahl hängt vom gewählten Eingriffswinkel ab: Bei einem Standardwinkel von 20° sollten mindestens 17 Zähne gewählt werden, um ein Unterschneiden der Zahnflanken zu vermeiden, es sei denn, man gleicht dies durch eine gezielte Profilverschiebung aus. Für die Paarung zweier Stirnräder ist neben dem identischen Modul auch der gleiche Eingriffswinkel zwingend erforderlich.