Zahnradgetriebe: Grundlagen, Konstruktionen, Anwendungen in Fahrzeugen

497 Pages·1996·83.03 MB·German

by  Dr.-Ing. Johannes Looman (auth.)

Klassiker der Technik
Die „Klassiker der Technik“ sind unveränderte Neuauflagen traditionsreicher
ingenieurwissenschaftlicher Werke. Wegen ihrer didaktischen Einzigartig-
keit und der Zeitlosigkeit ihrer Inhalte gehören sie zur Standardliteratur des
Ingenieurs, wenn sie auch die Darstellung modernster Methoden neueren
Büchern überlassen.
So erschließen sich die Hintergründe vieler computergestützter Verfahren
dem Verständnis nur durch das Studium des klassischen fundamentaleren
Wissens.
Oft bietet ein „Klassiker“ einen Fundus an wichtigen Berechnungs- oder
Konstruktionsbeispielen, die auch für viele moderne Problemstellungen als
Musterlösungen dienen können.
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Johannes Looman
Zahnradgetriebe
Grundlagen, Konstruktionen,
Anwendungen in Fahrzeugen
Dritte neubearbeitete und erweiterte Auflage 1996
Mit 479 Abbildungen
Nachdruck 2009 in veränderter Ausstattung
1 C
Dr.-Ing. Johannes Looman
1956 – 1993 Zahnradfabrik Friedrichshafen AG,
Honorar-Professor an der Universität Stuttgart
3. Auflage 1996; Nachdruck in veränderter Ausstattung 2009
Ursprünglich erschienen als Band 26 in der Reihe Konstruktionsbücher
ISBN 978-3-540-89459-9 e-ISBN 978-3-540-89460-5
DOI 10.1007/978-3-540-89460-5
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Vorwort
Die ersteAuflagedieses.Konstruktionsbuches"erschienimJahre1970,undauchdie
zweiteAuflagevon 1988 istim Buchhandelnichtmehrerhältlich.DerGetriebe-und
ganzbesondersder Fahrzeuggetriebebauhat von JahrzehntzuJahrzehnteine beacht
liche Weiterentwicklungerfahren.Das scheintsich auchaufden "Büchermarkt"aus
zuwirken.
So erschienen in den letzten fiinf Jahren im Springer-Verlag zwei neue Bücher
zumetwagleichenThema:Förster,H.1.:"AutomatischeFahrzeuggetriebe" 1991und
Lechner,G.;Naunheimer,H.:.Fahrzeuggetriebe" 1994.
Trotz dieser Neuerscheinungen hat mich der Springer-Verlag Ende 1994 aufge
fordert, das ManuskriptmeinesBuches"Zahnradgetriebe" für eine dritte Auflage zu
überarbeiten. Ich habe das gerngetan.Das Ergebnisliegt heutevor.
Nachdemvon verschiedenenInfo-Institutenstatistisch festgestelltwurde, daß bei
Ingenieurenein deutlicherTrendzum Zweitbuch, und bei antriebstechnisch interes
sierten Ingenieuren sogarzum Drittbuch besteht, empfehle ich - natürlich in streng
alphabetischer Reihenfolge - allen meinen Kollegen und Freunden die drei Bücher
Förster, Lechner, Looman. Jeder hat seinen Schwerpunkt, man vergleiche nur die
Titel, und jeder hat seine individuelle Darstellungsart. Wir überschneiden uns nur
geringfügig,wir ergänzenuns.
Ich bedanke mich bei allen Firmen für die zur Verfügung gestellten Unterlagen,
besondersbeiHerrnProf.Dr.Christ,demTechnischenVorstandderZF Friedrichsha
fenAG und allenmeinenfrüherenKollegen.Lastbutnot least danke ich den Damen
und Herrendes Springer-Verlagesfür die gute Zusammenarbeit.
Friedrichshafen,im Herbst 1995 JohannesLooman
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Inhaltsverzeichnis
1 Einordnung undDefinitionder Getriebe.
2 GrundlagenderVorgelegegetriebe 4
2.1 Aufbau, Definition . . . . . . 4
2.2 Bezeichnungen 5
2.3 BerechnungsgrundlagenvonVorgelegegetrieben . 5
2.3.1 Drehzahlen 6
2.3.2 Relativdrehzahlen(für Lagerberechnung) 7
2.3.3 Übersetzung(Übersetzungsverhältnis) . . 8
2.3.4 Übersetzungsbereich,Verstellbereich,Spreizung . 9
2.3.5 Übersetzungssprung(Übersetzungsstufe,Stufensprung) . 9
2.3.6 DrehzahlderVorgelegewelle . . 11
2.3.7 Relativdrehzahlender Losräder . 11
2.3.8 Drehmomente 12
2.3.9 Leistungen . . 14
2.3.10 Wirkungsgrad 18
3 GrundlagenderPlanetengetriebe. . . . . . . . 19
3.1 Begriffsbestimmungenund Bezeichnungen 20
3.1.1 Definitionder Planetengetriebe . . . 20
3.1.2 Benennungder Planetengetriebenachverschiedenen
Merkmalen . 22
3.1.3 BesondereBegriffebei Planetengetrieben . 23
3.1.4 Benennungder BauteileeinfacherPlanetengetriebe 24
3.1.5 BezeichnungderAnschlußwellen, Stege und Räder 26
3.2 SymbolischeDarstellungvon Planetengetrieben . 26
3.2.1 SymbolefüreinfachePlanetengetriebe . 26
3.2.2 Symbolefür StandgetriebeundZwischengetriebe 27
3.2.3 Symbolefür zusammengesetztePlanetengetriebe 27
3.3 Berechnungsgrundlagenvon Planetengetrieben . 31
3.3.1 BerechnungeinfacherPlanetengetriebe . 31
3.3.1.1 Drehzahlen,Übersetzung(graphisch) 32
3.3.1.2 Drehzahlen,Übersetzung(rechnerisch) . 32
3.3.1.3 WeitereVerfahrenzur Drehzahlermittlung 33
3.3.1.4 Relativdrehzahlen 34
3.3.1.5 Drehmomente . 36
VIII Inhaltsverzeichnis
3.3.1.6 Leistungen.. ... 38
3.3.1.7 Wirkungsgrad . . . 40
3.3.1.8 Einbaubedingungen 43
3.3.1.9 Planeten-Plusgetriebe 46
3.3.1.10 Selbsthemmung . . . 50
3.3.2 BerechnungzusammengesetzterPlanetengetriebe 51
3.3.2.1 ZusammengesetztesPlanetengetriebemit
Leistungsverzweigung. . . . . . . . . . . 52
3.3.2.2 ZusammengesetztesPlanetengetriebe,Simpson-Satz 58
3.3.2.3 ZusammengesetztesPlanetengetriebemit
Blindleistung 58
3.3.2.4 Reihenplanetengetriebe . . . . . . . . . . 60
3.3.2.5 Parallelplanetengetriebe . . . . . . . . . . 61
3.3.2.6 Reduziertes Planetengetriebe,Wolfrom-Satz 62
3.3.2.7 ReduziertesPlanetengetriebe,Ravigneaux-Satz 74
3.4 Planetenüberlagerungsgetriebe 79
3.4.1 Leistungsverhältnisse 79
3.4.2 Wirkungsgrad. . . . 80
3.4.3 Verstellbereich 82
3.5 Planeten-Stellkoppelgetriebe 86
3.5.1 Planeten-Stellkoppelgetriebe, Grundlagen- Beispiel 86
3.5.2 LeistungsverzweigtesZweibereichsgetriebe 92
3.5.3 ReduziertePlaneten-Stellkoppelgetriebe 100
3.6 Synthesevon Planetengetrieben. . . . . . 115
3.7 BelastungsausgleichinPlanetengetrieben 118
4 VergleichverschiedenerGetriebesysteme . . 126
5 ZusammenarbeitKraftmaschine- Getriebe-Arbeitsmaschine 134
5.1 Fahrwiderstandslinien . . 134
5.2 Motorkennlinie . .. . . 135
5.3 Ideale Zugkrafthyperbel . 137
5.4 Motorund Schaltgetriebe 137
5.5 Motor, Föttinger-Wandler(Trilok)und Nachschaltgetriebe 139
5.6 Zahl der Gänge . 142
6 Getriebefür Personen-,Sport-undRennsportwagen sowie leichte
Lastkraftwagen 146
6.1 Vorgelegegetriebe- Handschaltgetriebe 147
6.1.1 ZweistufigeVorgelegegetriebeohneAchsantrieb . 147
6.1.2 EinstufigeVorgelegegetriebemitAchsantrieb . . 160
6.2 Planetengetriebe- Automatgetriebe . . . . . . . . . . . 184
6.2.1 Strömungswandlerund Zweigang-Planetengetriebe 186
6.2.2 Strömungswandlerund Dreigang-Planetengetriebe . 189
6.2.3 Strömungswandlerund Viergang-Planetengetriebe . 197
6.2.4 Strömungswandlerund Fünfgang-Planetengetriebe. 222
6.2.5 PKW-Automatgetriebefür Frontantrieb. . . . . . . 228
Inhaltsverzeichnis IX
7 Getriebefür Nutzfahrzeuge,schwerereLastkraftwagenundOmnibusse 241
7.1 MechanischeHandschaltgetriebemit fünfund sechs Gängen . . 248
7.2 MechanischeHandschaltgetriebemit achtbis sechszehnGängen 257
7.3 Halbautomatische Schaltgetriebe . . . . . 274
7.4 Automatisierte Synchrongetriebe. . . . . 278
7.5 VollautomatischeWandler-Schaltgetriebe. 281
7.6 Retarder . . ... .. .... . 322
7.7 Bremsenergie-Rückgewinnung 325
7.8 Nebenabtriebe . . . . . . . . . 328
8 Getriebefür Baumaschinen undTraktoren 329
8.1 Baumaschinengetriebe . 329
8.1.1 Getriebefür Gabelstapler . . . . 331
8.1.1.1 HydrostatischeGetriebe . 331
8.1.1.2 HydrodynamischeGetriebe 334
8.1.2 Getriebefür schwereBaumaschinen. 339
8.1.2.1 HydromechanischeVorgelegegetriebe. 339
8.1.2.2 HydromechanischePlanetengetriebe 345
8.2 Traktorgetriebe . 356
9 Verteilergetriebe,Achsgetriebe 368
9.1 Verteilergetriebe . . . . . . 370
9.2 Achsgetriebe . 382
9.2.1 Achseinsätze fürPKWund LKW . 384
9.2.2 Achsenfür LKW,Baumaschinenund Traktoren 387
10 Schnellganggetriebe . . . . . . . . . 398
10.1 Integrierte Schnellganggetriebe . 399
10.2 Schnellgang-Zusatzgetriebe . . . 399
11 DifferentialsperrenundSelbstsperrdifferentiale 404
11.1 Differentialsperren 405
11.2 Selbstsperrdifferentiale,Querdifferentiale . . 408
11.2.1 Lastabhängige SelbstsperrdifferentialemitAnpressung
überDruckringe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
11.2.2 Lastabhängige SelbstsperrdifferentialemitAnpressung
überdieVerzahnungenderAchskegelräder . 413
11.2.3 FederbelasteteSelbstsperrdifferentiale 416
11.2.4 Fahreigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 417
11.2.5 Auslegungsspielraum . . . . . . . . . . . . 418
11.2.6 Lastabhängige Selbstsperrdifferentialemit vorgespannten
Reibungskupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419