Zahnrad

Als Zahnrad bezeichnet man ein Rad, dessen Umfang mit kleinen Erhöhungen und Vertiefungen versehen ist, die so genannten Zähnen und Zahnlücken. Die Form der Kraftübertragung ist eine formschlüssige Verbindung. Die Zähne haben eine solche Form, dass sie aneinander abrollen können. Die Kurve einer Zahnform bezeichnet man als Evolvente

Zahnräder werden auf Achsen oder Wellen gelagert bzw. so angebracht, dass ihre Zähne ineinander greifen und so Drehbewegungen des einen Zahnrades auf das andere übertragen werden können. Dabei kehrt sich die Drehrichtung um, was ein gewünschter Effekt dieser Anordnung sein kann. Sind die Räder unterschiedlich groß, so kann entsprechend der physikalischen Gesetze (Kraft mal Weg ist konstant) die Drehgeschwindigkeit erhöht bzw. verlangsamt werden, wobei die Drehkraft vermindert bzw. erhöht wird. Auf diese Weise können Zahnräder auch der Übersetzung von Kräften und Geschwindigkeiten dienen.

Es gibt verschiedene Formen von Zahnrädern:

• gerade oder schrägverzahnte Zahnräder: Die Achsen verlaufen parallel zu einander.
• Kegelräder: Die Achsen stehen in einem Winkel (meist 90°) zueinander, müssen sich aber schneiden.
• Schraubenräder: Die Achsen können ohne gemeinsamen Schnittpunkt irgendwie zueinander stehen, meist aber auch 90°. Eine Sonderform ist die Schnecke (Technik) und das Schneckenrad.

Sonderformen

Zahnräder sind im allgemeinen kreisrund.

• Zahnstangen sind gerade Stangen.(also Kreise mit Durchmesser unendlich). Damit kann man eine drehende in eine lineare Bewegung umwandeln.
• es gibt auch elliptische Zahnräder. Dabei müssen beide Räder zueinander genau abgestimmt werden, damit die beiden Wellen einen konstanten Abstand während der ganzen Drehung haben. Der Sinn ist der, dass sich während einer Umdrehung das Übersetzungsverhältnis ändert. Der Drehmittelpunkt der beiden Räder liegt jeweils genau in der Mitte der beiden Brennpunkte. Ist nur ein Rad elliptisch, so muss ein Rad auf einer Schwingachse laufen.

Zahnräder finden Anwendung zum Beispiel im Uhrwerk einer (analogen) Uhr und verschiedenen Getrieben.

Siehe auch: Zahnradbahn, Flaschenzug