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Lochbalken-Werkstatt (3D)

Über diese App

Ein Konstruktionsbaukasten in 3D: Lochbalken, Kreuzachsen, Zahnräder und Motor rasten im 8-mm-Raster ein. Das Getriebe läuft echt: Übersetzung, Drehsinn und Drehmoment je Stufe, Zwischenrad und Schnecke, ein Fahrzeug auf dem Rollenprüfstand. Fünf Vorlagen auch als Bauanleitung.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Worum es geht

Zahnradgetriebe verwandeln Drehzahl in Drehmoment und umgekehrt. Treibt ein kleines Rad ein großes, dreht das große langsamer und kräftiger; die Übersetzung i = z₂/z₁ sagt, um wie viel. Damit zwei Räder überhaupt kämmen, muss ihr Achsabstand der Summe der Teilkreisradien entsprechen. In einem Lochbalken-System mit 8 mm Lochabstand und Modul 1 heißt das: (z₁ + z₂)/2 mm muss ein Vielfaches von 8 mm sein. 8 und 24 Zähne passen auf zwei Löcher, 16 und 24 Zähne passen nirgends.

Was die App zeigt

Ein Konstruktionsbaukasten in 3D: Lochbalken, Kreuzachsen, Zahnräder mit 8, 16, 24 und 40 Zähnen, eine Schnecke, Räder, ein Zeiger, ein Karussell und ein Motor. Alles rastet im Raster ein, Steckverbinder zwischen deckungsgleichen Löchern setzt die App selbst. Startet der Motor, dreht sich das Getriebe wirklich. Das Getriebe-Panel nennt für jede Achse Drehzahl, Drehsinn, Übersetzung, Drehmoment und die Stufen vom Motor bis dorthin. Blockierende Getriebe und Selbsthemmung erkennt die App ebenfalls.

Selbst ausprobieren

Lade die Untersetzung 9 : 1 und tippe auf den Zeiger: zwei Stufen mit je i = 3. Vergleiche danach ein kleines und ein großes Zwischenrad, die Drehzahl am Abtrieb bleibt gleich. Bau das Fahrzeug Schritt für Schritt nach der Bauanleitung, dabei leuchtet das nächste Teil. Oder bau ganz frei: Balken legen, Achse durchs Loch stecken, Zahnrad aufsetzen, Motor auf das Achsende stecken.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Übersetzung eines Zahnradgetriebes?
Die Übersetzung einer Stufe ist i = z₂/z₁, also Zähne des getriebenen Rads durch Zähne des treibenden. Bei mehreren Stufen multipliziert man die Einzelübersetzungen. Die Abtriebsdrehzahl ist die Antriebsdrehzahl geteilt durch i, das Drehmoment wächst ohne Reibung um den Faktor i.
Was bewirkt ein Zwischenrad?
Ein Zwischenrad (Zwischenzahnrad) sitzt zwischen zwei Zahnrädern und kehrt die Drehrichtung ein weiteres Mal um. Die Gesamtübersetzung ändert es nicht, egal wie viele Zähne es hat: Seine Zähnezahl kürzt sich aus z₂/z₁ · z₃/z₂ = z₃/z₁ heraus.
Warum ist ein Schneckengetriebe selbsthemmend?
Bei einer eingängigen Schnecke ist der Steigungswinkel des Gewindegangs klein. Die Reibung im Gewinde ist dann größer als die Kraft, die das Rad in Umfangsrichtung auf die Schnecke ausübt. Das Rad kann die Schnecke deshalb nicht drehen; die Last bleibt ohne Bremse stehen.
Was kann ich im Lochbalken-Baukasten bauen?
Alles, was aus Lochbalken, Kreuzachsen, Zahnrädern, Schnecke, Rädern und einem Motor im 8-mm-Raster entsteht: Getriebe, Fahrzeuge, Karussells. Fünf Vorlagen gibt es fertig oder als Bauanleitung; dein eigenes Modell bleibt im Browser gespeichert.

Fach: Technische Mechanik

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