Zahnräder werden im allgemeinen mit einer zur Mittelachse symmetrischen Zahnform ausgelegt. Dies ist erstens bei der Herstellung der Werkzeuge einfacher, sowie in der Lebensdauer nach DIN berechenbar. Nun gibt es Situationen in denen asymmetrische Zahnformen sinnvoll sind. 

Oftmals werden bei einer Zahnradoptimierung Kompromisse eingegangenen. Eine Geräuschoptimierung geht mitunter nur zu Lasten der Tragfähigkeit, optimale Tragfähigkeit realisiert sich unter Umständen zu Lasten des Geräuschverhaltens.
Man hat eine Variante mehr zur Auswahl, wenn an Vor- und Rücklauf unterschiedliche Anforderungen gestellt werden (einseitige Antriebsrichtung). So kann beispielsweise der Vorlauf mit maximaler Lebensdauer ausgelegt sein, während beim Rücklauf ohne Last eine Geräuschminimierung vorteilhaft wäre. Dies läßt sich durch asymmetrische Zahnformen erreichen.

Bei der Auslegung nicht symmetrischer Zähne mit StarGear betrachtet man Situation 1 (optimale Tragfähigkeit) und Situation 2 (optimales Geräuschverhalten) zunächst getrennt und optimiert auch jede Situation für sich allein. Dabei entstehen 2 unabhängige, jeweils symmetrische Zähne. Über Geometrieschnittstellen lassen sich diese in einem CAD-System zusammenfügen und wieder in StarGear einlesen. 
Die Animationsmodule helfen den Eingriff des nun asymmetrischen Zahnes zu bewerten.

Die anfallenden Lebensdauerberechnungen erfordern eine FEM- oder BEM-Analyse. Ein Standardformelwerk ist nicht geeignet. 
Nach abgeschlossener positiver Bewertung der Laufgüte und der Lebensdauer kann die Geometrieausgabe z.B. direkt an Drahterodiermaschinen erfolgen. Somit ist die Auslegung von Spritzguß-Kunststoffzahnrädern an dieser Stelle abgeschlossen.

Darstellung zweier im Eingriff befindlicher Zahnräder mit asymmetrischem Profil im Programmteil Animation. Die kritischen Kontaktbereiche können sofort am Bildschirm bewertet werden.

Wenn Metalle eingesetzt werden, bleibt die Frage nach Wälzfräsern für die Serienfertigung noch offen.
StarGear bietet Antworten durch die analytische Werkzeugprofilberechnung.

Phase 1:
Das importierte, asymmetrische Zahnprofil dient hierzu als Basis für die Fräserkonturermittlung. Dieses läuft genauso ab, als hätte der Zahn eine "klassische" Profilform.

Phase 2: 
Um sicher zu gehen, daß das Wälzfräsverfahren überhaupt einsetzbar ist, geht StarGear aber noch einen Schritt weiter. Der analytische Berechnungsvorgang kann den Zusammenhang zwischen Zahn- und Fräserkontur ohne numerische Fehler berechnen. Die Abbildung vom Zahn zur Fräserkontur und von dieser zurück zur Zahnkontur ist mathematisch exakt.
Die Überlagerung des Ausgangs- und des berechneten Zahnprofils ergibt die Möglichkeit der Kongruenz beider Profile oder nicht. Falls dies der Fall ist, ist der Einsatz des Wälzfräsverfahrens zumindest in einem Fertigungsdurchgang nicht durchführbar. So fällt die Entscheidung zwischen iterativer Lösungsfindung bei der Optimierung sowie das Ausweichen auf andere Fertigungstechnologien bereits in der Entwicklungsphase.
Auf diese Weise reduziert StarGear die Investition von Zeit und Geld bei der Werkzeugherstellung. 

Bei weiterem Interesse an diesem Thema sprechen Sie uns an. Wir helfen Ihnen gern mit Dienstleistungen und Softwaremodulen weiter.Telefon 07127 - 9606604 oder eMail iP@zahnrad.de . 

Darstellung der Fräserkontur für oben abgebildete asymmetrische Zahnformen.