Getriebe für den Mikromodellbau berechnen

Für die maßstabsgetreue Berechnung von Getrieben im Mikromodellbau mit mehreren Stufen finden sich hier verschiedene Formulare.

Manchmal passen die Getriebe-Motor-Kombination, die man im Fachhandel beziehen kann, dann doch nicht zum vorhanden Platz im Modell. In solchen Fällen heißt es dann: Getriebe selber konstruieren!

Warnung: Für die Richtigkeit der berechneten Werte in den nachfolgenden Formularen wird keine Garantie übernommen.

Basisdaten des Modell

Mit dem ersten Formular lässt sich die notwendige Übersetzung ins Langsame berechnen. Bestimmt werden soll das maßstabsgetreue Getriebeverhältnis. Dafür sind folgende Eingaben notwendig.

berechnen
Weg pro Umdrehung (= Umfang) des Rad - mm
Geschwindigkeit / Stunde Motor ohne Getriebe - mm / h
Geschwindigkeit / Stunde im Maßstab nach Vorbild - mm / h
Notwendiges Übersetzungsverhältnis -

Anleitung Basisdaten

1. Maßstab des Modells
Der Maßstab leitet sich natürlich aus dem zu bauenden Modell ab. In meinem Fall ist das in der Regel 1:87 (H0).

2. Drehzahl des Motors
Hier wird die max. Drehzahl des gewählten Elektro-Motors erwartet.

3. Durchmesser des Rades
Mit einem Messschieber wird der Durchmesser des Rades gemessen und eingeben.

4. Max. Geschwindigkeit des Vorbild-Fahrzeugs
Welche Fahrsituation des Vorbild-Fahrzeug soll abgebildet werden? Da in der Regel auf Stadt-Modulen und nicht auf Autobahnen (außer bei den verschiedenen Mikromodell-Rennserien) gefahren wird, empfehlt sich eine maximale Geschwindigkeit von 110 km/h für PKW, 80 km/h für LKW und ca. 50 km/h für Traktoren und ähnliche Fahrzeuge anzunehmen.

Aus dem ersten Formular ergibt sich dann das notwendige Übersetzungsverhältnis für das vorbildgerechte Modell.

Berechnung eines Stirnrad-Getriebes

Das zweite Formular dient zur Berechnung einen Stirnrad-Getriebes mit max. 3 Stufen. Dazu sind folgende Informationen einzugeben.

Getriebestufe Anzahl Zähne Antrieb (Z1) Anzahl Zähne Abtrieb (Z2) Übersetzung Achsabstand
1. Stufe - - mm
2. Stufe (optional) - - mm
3. Stufe (optional) - - mm
Gesamt Übersetzung -
berechnen

Anleitung Stirnrad-Getriebe

1. Modul des Zahnrads
Zahnräder definieren sich grundsätzlich über ihr sog. Modul. Je kleiner das Modul der Zahnräder, umso niedriger wird auch der Durchmesser und damit der Platzbedarf im Modell sein.

2. Getriebestufen (max. 3 Stufen)
Für jede Getriebestufe ist die Anzahl der Zähne sowohl des antreibenden Zahnrades (Z1 / Antrieb) als auch die Zähnezahl des angetriebenen Rades (Z2 / Abtrieb) anzugeben.

3. Übersetzung & Achsabstand
Daraus errechnet sich dann die Übersetzung der Getriebestufe und der Achsabstand, den die beiden Zahnräder zueinander haben müssen, damit die Zähne noch gut ineinander greifen. Hier ist allerdings keinerlei "Puffer" eingerechnet.

Aus den Getriebestufen errechnet sich im Endeffekt eine Gesamtübersetzung. Ziel ist es natürlich mit der gesamten Übersetzung, die sich aus allen Stufen multipliziert, möglichst nahe an die im ersten Formular errechnete notwendige Übersetzung heran zu kommen.

Wer mehr über Stirnräder bzw. Stirnrad-Getriebe erfahren möchte, dem sei die Webseite von tec-science empfohlen. Hier finden sich gute Beschreibungen und Animation zur Mechanik von Stirnrad-Getrieben.

Berechnung eines Schnecken-Getriebes

Das letzte Formular dieser Seite ermöglicht die Berechnung eines Schnecken-Getriebes mit 1 Stufe und max. 4 Gängen. 

Gangzahl Schnecke Anzahl Zähne Zahnrad Übersetzung Teilkeisdurchmesser Schnecke (in mm) Achsabstand
- - mm
berechnen

Anleitung Schnecken-Getriebe

1. Modul Zahnrad / Schnecke
Das Zahnrad und die Schnecke müssen das gleiche Modul haben. Zahnräder definieren sich auch in diesem Fall nach dem sog. Modul. Je kleiner das Modul des Zahnrades, umso niedriger wird auch der Durchmesser und damit der Platzbedarf im Modell sein.

2. Die Gangzahl der Schnecke
Zur Berechnung ist einerseits die Gangzahl der antreibenden Schnecke. In der Regel kommen Schnecken mit einem Gang zum Einsatz.

3. Anzahl Zähne Zahnrad
Des weiteren ist die Anzahl der Zähne des angetriebenen Zahnrades anzugeben.

4. Übersetzung
Aus der Eingabe der Gangzahl und der Zähne im gemeinsamen Modul errechnet sich dann die Übersetzung des Getriebes. Auch in dieser Berechnung ist keinerlei "Puffer" einbezogen. Es empfiehlt sich 0,2 mm "Luft" dem Achsabstand hinzu zu fügen.

5. Teilkreisdurchmesser der Schnecke
Um den Achsabstand zwischen der Schnecke und dem Zahnrad berechnen zu können, muss der Teilkreisdurchmesser der Schnecke recherchiert und in das Formular eingegeben werden. Diese ist in der Regel beim Händler zu erfahren.

Ziel ist es auch mit dem Schnecken-Getriebe möglichst nahe an die im ersten Formular errechnete notwendige Übersetzung heran zu kommen. Es fällt auf, dass sich mit diesem Getriebe mit nur einer Stufe eine verhältnismäßig hohe Übersetzung erzeugen lässt.

Auch zu Schnecken-Getrieben bietet die Webseite von tec-science einen sehr informativen Artikel.

Bezugsmöglichkeiten von Zahnrädern und Schnecken

Zahnräder und Schnecken je nach Kundenwunsch ab Modul 0,1 speziell gefertigt erhält man im Webshop kkpmo der polnischen Firma KK Produkcja. Die Zahnräder werden sowohl in Messing als auch Kunststoff (POM) angeboten. Der Shop ist in deutscher Sprache und wird von einem Deutschen geführt.

Außerdem hat auch die Sol Expert Group Zahnräder und Schnecken im Angebot.

Beide Händler kann ich empfehlen.

Messung der Drehzahlen eines Motors

Für gar nicht viel Geld lassen sich Drehzahlmesser erwerben. Der Besitz eines solchen Messgeräts wird mit der Zeit unerlässlich - besonders wenn sich das eigene Sortiment an Motoren mehr und mehr füllt.