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Getriebe,

 

mechanische Einrichtung zum Übertragen von Bewegungen und zur Weiterleitung von Energien. Ein Getriebe besteht aus mindestens drei Getriebegliedern, die gegeneinander beweglich sind und von denen eines als Gestell Stützfunktion übernimmt, sowie aus einem Antriebs- und einem Abtriebsglied. Die Verwendung zusätzlicher Glieder sowie die Erhöhung der Anzahl der Antriebe und/oder Abtriebe führt zu einer Vielzahl von Getriebeformen. Diese lassen sich jedoch auf eine begrenzte Zahl von Grundgetrieben zurückführen. Nach ihren Merkmalen unterscheidet man: Rädergetriebe (kraftschlüssiges Reibradgetriebe, formschlüssiges Zahnradgetriebe), Zugmittelgetriebe (kraftschlüssiges Riemen- oder Seilgetriebe, formschlüssiges Kettengetriebe), Schraubengetriebe, Kurbelgetriebe (Kurbelschwinge, Schubkurbelgetriebe), Kurvengetriebe, Sperrgetriebe (Hemm- und Klinkenschaltwerk, Malteserkreuzgetriebe) und Druckmittelgetriebe.

 

Getriebeglieder können starre Körper (z. B. Kurbeln, Räder, Stangen, Wellen) sein, aber auch nur auf Druck (z. B. Flüssigkeiten) oder Zug (z. B. Riemen, Bänder, Seile, Ketten) beanspruchte Übertragungsmittel. Je zwei Getriebeglieder werden durch ein Elementenpaar (z. B. Gelenk), bestehend aus je zwei Elemententeilen (z. B. Schraube und Mutter beim Schraubenpaar, Voll- und Hohlzylinder oder -kugeln beim Zylinder- beziehungsweise Kugelpaar), miteinander verbunden. Nach der Anzahl der Elemententeile eines Getriebegliedes unterscheidet man binäre, ternäre und quaternäre Getriebeglieder, die an zwei, drei oder vier andere Glieder angeschlossen werden können. Entsprechend der Ausbildung der Elementenpaare wird die gegenseitige Beweglichkeit der Glieder derart eingeschränkt, dass diese nur noch höchstens fünf Freiheitsgrade (f = 5) besitzen (im Gegensatz zu einer völlig ungebundenen Bewegung eines Körpers im Raum mit sechs Freiheitsgraden (f = 6). Bei einem Elementenpaar mit nur einem Freiheitsgrad (f = 1) besitzen die Glieder nur eine Bewegungsmöglichkeit gegeneinander, z. B. Drehung beim Drehgetriebe und beim Schraubenpaar. Elementenpaare mit zwei oder drei Freiheitsgraden sind das Zylinderpaar (f = 2) und das Kugelpaar (f = 3). Alle anderen Glieder weisen nur linien- oder punktförmige Berührung der Elemententeile (z. B. beim Kurvengelenk) auf, sodass mit diesen nur geringere Kräfte übertragen werden können. Die Sicherung der Berührung zwischen den Gliedern im Elementenpaar kann bereits durch die Formgebung der Elemententeile gegeben sein (Formschluss), andernfalls muss sie durch außen aufzubringende Gewichts- oder Federkräfte herbeigeführt werden (Kraftschluss).

 

Die einzelnen, in Elementenpaaren verbundenen Getriebeglieder bilden eine kinematische Kette. Kinematische Ketten, in denen alle Glieder sich in einander parallelen Ebenen bewegen, werden als ebene Ketten bezeichnet, solche, bei denen dies nicht zutrifft, heißen räumliche Ketten. Die Kette ist geschlossen, wenn jedes der Glieder mit wenigstens zwei anderen Gliedern der Kette verknüpft ist, andernfalls ist sie offen. Ein Getriebe entsteht durch Festlegen eines der Glieder einer kinematischen Kette als Gestell, das gegenüber einem Bezugssystem feststeht. Da jedes Glied der Kette Gestell werden kann, erhält man aus einer kinematischen Kette so viele Getriebe, wie diese Glieder besitzt. Dabei können einzelne Getriebe kinematisch gleichwertig sein. Der Wechsel von einem Gestellglied zum anderen wird kinematische Vertauschung genannt.

 

Der Laufgrad F als Maß für die Umlauffähigkeit eines Getriebes ist abhängig von der Anzahl der Getriebeglieder (jedoch nicht von den Abmessungen) und der Elementenpaare, deren Freiheitsgraden und Anordnungen sowie der Anzahl der Antriebe. Sind die Relativbewegungen der Glieder einer geschlossenen Kette eindeutig bestimmt, d. h., verursacht die Lagenänderung zweier Glieder gegeneinander ganz bestimmte Lagenänderungen aller übrigen Glieder des Getriebes, so ist der Laufgrad der Kette F = 1, sie ist zwangläufig geschlossen. In einer zwanglos geschlossenen Kette mit F ≧ 2 sind die Relativbewegungen der Glieder nicht mehr bestimmt, während eine übergeschlossene Kette (F = 0) eine gegenseitige Beweglichkeit der Glieder ausschließt. Neben den zwangläufigen Getrieben haben auch die zwanglos geschlossenen kinematischen Ketten praktische Bedeutung; sie müssten dann aber wenigstens zwei oder mehr voneinander unabhängige Antriebsbewegungen besitzen, wodurch sichergestellt wird, dass die Relativbewegungen der Glieder bestimmt sind.

 

Man unterscheidet gleichmäßig und ungleichmäßig übersetzende Getriebe, wobei periodische Getriebe einen ungleichförmigen Verlauf des Bewegungsvorganges (z. B. der Übersetzung vom Antriebs- auf das Abtriebsglied) aufweisen, der jedoch eine periodische Wiederkehr zeigt, z. B. bei Kurven- oder Sperrgetrieben. Drehzahlverstellung besitzen Getriebe mit gestufter Drehzahlreihe oder stufenlosem Drehzahlbereich der Abtriebswelle (Kraftwagengetriebe).

 

In der Getriebeanalyse werden bekannte Getriebe in Aufbau und Bewegungseigenschaften untersucht. Die Getriebesynthese ermittelt die geeigneten Getriebe für die Verwirklichung vorgegebener Bewegungen. Der Weg hierzu führt über die Zahlsynthese, d. h. die Bestimmung der möglichen Getriebeformen, zur Maßsynthese. Diese stellt die Konstruktions- und Rechenverfahren bereit.

 

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der Getriebelehre finden zahlreiche technische Anwendungen (Getriebetechnik), besonders im Maschinenbau und Gerätebau, bei Steuerungen.

 

Literatur:

 

P. Lohse: G.-Synthese (⁴1986);

 H. J. Förster: Automat. Fahrzeug-G. (1991);

 O. Kraemer: G.-Lehre (⁹1991).

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

Kraftwagen: Seine wichtigsten Komponenten

 

Getriebe: Warum fährt ein Auto schnell und langsam?