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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Getriebedimensionierung


Autor: Madin (Gast)
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Hallo Leute,

ich habe ein Schrittmotor mit nem Haltemoment von 0.35Nm und möchte eine 
Feder zusammendrücken bis sie einer Kraft von etwa 700N entspricht.

1. Möglichkeit: Anderen Schrittmotor mit mehr Haltemoment verwenden. 
Nach F*r=M würde man mit r=2,5mm und F=700N ==> M=1,6Nm ergeben (grob 
gerechnet).

2. Möglichkeit: ich setze ein Getriebe ein.

Wie berechnet man das passende Getriebe?


Danke

Autor: Floh (Gast)
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Madin schrieb:
> 2. Möglichkeit: ich setze ein Getriebe ein.
>
> Wie berechnet man das passende Getriebe?

Drehmoment ist Kraft mal Hebelarm (Radius bei Zahnrädern).

Motorachse mit kleinem Rad (1) greift in größeres Rad (2), an der 
Verbindungsstelle wirk dieselbe Kraft.

Also F2 = F1

-> M2 = R2 x F2 = R2 x F1 = R2 x M1 / R1

An Rad 2 ist auf selber Achse ein kleineres Rad (3) befestigt, selbe 
Achse, selbes Drehmoment.
Mit kleinerem Radius gibts dann mehr Kraft.

Also M2 = M3

-> F3 = M3 / R3 = M2 / R3
von oben:
  F3 = R2 x M1  R1  R3

:-)

Autor: Floh (Gast)
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Nachtrag:

Das ganze ist jetzt natürlich ideal betrachtet, Spiel der Zahnräder, 
Reibungsverluste, Sicherheitsreserve sind nicht berücksichtigt.
:-)

Autor: Madin (Gast)
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Danke schon mal für schnelle Antwort, das würde bedeuten dass mit einem 
großen Z-Rad als Antrieb und ein kleines Z-Rad als abtrieb meine feder 
auf ca 700N gebracht werden kann mit einem Haltemoment von 0.35Nm. 
(Fahrrad Bergauf: hinten groß, vorne klein).
Aber dann ist mir immer noch nicht ganz klar wie dass mit dem 
Übersetzungsverhältniss im Bezug auf die Kraft zusammenhängt.
Beispielsweise 200:1 oder 100:1 oder 50:1....  Was bedeutet das und wie 
geht das Verhältnis in meine Angaben ein?


Danke

Autor: Floh (Gast)
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Madin schrieb:
> Beispielsweise 200:1 oder 100:1 oder 50:1....  Was bedeutet das und wie
> geht das Verhältnis in meine Angaben ein?

Das sind im Normalfall Drehmomentrelationen, da musst du eben darauf 
achten, als was diese Angaben genommen werden.
Die maximale Kraft auf die Feder ist dann natürlich abhängig vom 
Hebelarm.

Am besten machst du mal eine Skizze, wie du dir die Sache vorstellst. 
Dann kann man darüber sinnieren. :-)

Autor: Napfkuchen (Gast)
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Wenn ich micht nicht irre, ist das doch ganz simpel.
Ein Getriebe mit Übersetzungsverhältnis 1 zu 2 wird, auf
der 1er Seite angetrieben, auf der Abtriebseite die doppelte Kraft bei 
halber Umdrehungszahl (also halber Weg) geben.

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Fast.

Die Übersetzung eines Getriebes ist Antriebsdrehzahl/Abtriebsdrehzahl
(n1/n2).
Dein Beispiel mit der halben Abtriebsdrehzahl hat also nicht eine 
Übersetzung von 1:2, sondern 2:1.


Bei einer Stufe mit Zahnrädern ist das die
(Zähnezahl am Abtriebsrad z2)/(Zähnezahl am Antriebsrad z1).
Genau genommen hat ein Getriebe mit gleichem Drehsinn ein
positives Übersetzungsverhältnis. Mit einem Zahnradpaar hat der
Abtrieb aber die entgegengesetzte Drehrichtung als der Antrieb,
also ist die Übersetzung in diesem Fall -2:1.
gleichen Drehsinn erreicht man (z.B. 2:1) erreicht man bei
Zahnrädern mit einem Zwischenrad:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Ge...
Oder mit einem Umschlingungsgetriebe (Riemen, Kette etc.).

mfg Der Maschinenbauer vom Dienst.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Madin schrieb:
> Danke schon mal für schnelle Antwort, das würde bedeuten dass mit einem
> großen Z-Rad als Antrieb und ein kleines Z-Rad als abtrieb meine feder
> auf ca 700N gebracht werden kann mit einem Haltemoment von 0.35Nm.
Ja, bloß anders herum: Das große Zahnrad wirkt auf die Feder und das 
kleine ist das Motorritzel
> (Fahrrad Bergauf: hinten groß, vorne klein).
Genau so.
> Aber dann ist mir immer noch nicht ganz klar wie dass mit dem
> Übersetzungsverhältniss im Bezug auf die Kraft zusammenhängt.
> Beispielsweise 200:1 oder 100:1 oder 50:1....  Was bedeutet das und wie
> geht das Verhältnis in meine Angaben ein?

Die Übersetzungsverhältnisse beziehen sich auf die Drehzahl.
200:1 bedeutet man steckt 200 Umdrehungen "vorne rein" um eine hinten 
heraus zu bekommen.
Das Drehmoment verhält sich umgekehrt: 1Nm rein, 200Nm raus.

Autor: Horst Hahn (horha)
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Hallo,

reicht für das zusammendrücken der Feder nicht eine Nocke aus?
Im einfachsten Fall eine exzentrische Kreisscheibe, die eben 2,5 /2 = 
1,25 mm exzentrisch ist, mit einem Durchmesser, der für 0,35 Nm 
ausreicht.
Bei einer Drehbewegung vollführt der Berührpunkt der Nocke eine 
-cosinus-ähnliche Bewegung, also eine unterschiedliche steile schiefe 
Ebene.
Berechnung der Kraft:
http://www.matheplanet.com/default3.html?call=view...
Der Winkel alpha ist natürlich abhängig vom Durchmesser.

Autor: Madin (Gast)
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Hallo zusammen,

vielen Dank für die zahlreichen Beiträge. Aus der beigefügten Skizze ist 
in etwa ersichtlich was ich meine. Mit dem Unterschied dass die Feder 
auseinander gezogen wird. Für die Betrachtungsweise ist es auch vollig 
egal  ob die Feder gezogen oder gestaucht wird.

Da ich keinen neuen Motor kaufen möchte, werde ich hierfür eine 5:1 
Übersetzung verwenden. Und wenn die Überlegung (F*r=M, mit F=700N, 
r=2,5mm ==> M=1,6Nm) soweit richtig ist, ergibt für M bei einer 5:1 
Übersetzung  0,35Nm. Damit würde der Motor gerade ausreichen. 
Wahrscheinlich wird er in den letzten Zügen (Nahe 700N) das Preifen oder 
Knattern anfangen.

Danke schon mal soweit für die Gedankenstütze.

Madin

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Madin schrieb:
>...
> Wahrscheinlich wird er in den letzten Zügen (Nahe 700N) das Preifen oder
> Knattern anfangen.

Motorstrom erhöhen, dann geht das ;)

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