Zahnradgeometrie

Stirnrad-Geometrie-Rechner nach ISO 21771-1

Berechne Geometrie und Eingriffsverhältnisse außenverzahnter Stirn- und Schrägzahnradpaare mit parallelen Achsen.

ISO21771
01

Verzahnungsdaten

Erweiterte Zahnkopfdaten
02

Berechnungsergebnisse

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Eingaben und Rechenweg

Stirnradgeometrie nach ISO 21771

Berechne Teilkreise, Achsabstand und Übersetzung eines evolventischen Zylinderpaars.

Eingaben

Normalmodul mₙ, Zähnezahlen z₁/z₂, Eingriffswinkel αₙ, Schrägungswinkel β und Profilverschiebungen x₁/x₂ bestimmen die Geometrie; Kopf- und Fußhöhenfaktoren verfeinern die Maße.

Zähnezahl und Modul bestimmen Teilkreisdurchmesser und Zahngröße. Schrägungswinkel erhöht die Überdeckungswirkung, erzeugt aber Axialkraft; Profilverschiebung verändert Kopfspiel und Achsabstand und ist deshalb kein bloßer Korrekturwert.

Zusammenhang

Aus mₙ und β folgt der Stirnmodul. Teilkreisdurchmesser sind d = mₜ·z, der Achsabstand a = (d₁+d₂)/2; Übersetzung i = z₂/z₁. Profilverschiebung ändert Achsabstand und Zahnkopfhöhe.

Beispiel

m = 2 mm, z₁ = 20 und z₂ = 40 bei β = 0° ergeben d₁ = 40 mm, d₂ = 80 mm, a = 60 mm und i = 2.

Quellen und Grenzen: ISO 21771-1 beschreibt Geometrie und Begriffe für Zylinderzahnräder. Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit gehören zum separaten ISO-6336-Nachweis.

Fachartikel

Stirnradgeometrie nach ISO 21771 im Detail

Berechne Teilkreise, Achsabstand und Übersetzung eines evolventischen Zylinderpaars.

Was beschreibt diese Größe?

Mechanische Rechner übersetzen Geometrie und Last in eine beanspruchbare Größe: beispielsweise Moment, Spannung, Verformung, Federkraft oder Lagerlebensdauer. Die Lage der Last zur wirksamen Achse ist dabei meist entscheidend.

Formel und Variablen

Aus mₙ und β folgt der Stirnmodul. Teilkreisdurchmesser sind d = mₜ·z, der Achsabstand a = (d₁+d₂)/2; Übersetzung i = z₂/z₁. Profilverschiebung ändert Achsabstand und Zahnkopfhöhe.

Eingaben richtig wählen

Normalmodul mₙ, Zähnezahlen z₁/z₂, Eingriffswinkel αₙ, Schrägungswinkel β und Profilverschiebungen x₁/x₂ bestimmen die Geometrie; Kopf- und Fußhöhenfaktoren verfeinern die Maße. Zähnezahl und Modul bestimmen Teilkreisdurchmesser und Zahngröße. Schrägungswinkel erhöht die Überdeckungswirkung, erzeugt aber Axialkraft; Profilverschiebung verändert Kopfspiel und Achsabstand und ist deshalb kein bloßer Korrekturwert.

So benutzt du den Rechner

Trage Normalmodul, Zähnezahlen beider Räder, Eingriffswinkel, Schrägungswinkel und gegebenenfalls Profilverschiebungsfaktoren ein. Der Rechner liefert Teilkreisdurchmesser, Achsabstand und Übersetzung des Zahnradpaares.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

m = 2 mm, z₁ = 20 und z₂ = 40 bei β = 0° ergeben d₁ = 40 mm, d₂ = 80 mm, a = 60 mm und i = 2.

Ergebnis und Einheiten verstehen

Zähnezahl und Modul bestimmen Teilkreisdurchmesser und Zahngröße. Schrägungswinkel erhöht die Überdeckungswirkung, erzeugt aber Axialkraft; Profilverschiebung verändert Kopfspiel und Achsabstand und ist deshalb kein bloßer Korrekturwert. Das Ergebnis zeigt die Reaktion des idealisierten Bauteils am gewählten Lastfall. Eine kleine Änderung von Durchmesser, Höhe, Länge oder Last kann wegen Potenzgesetzen eine große Wirkung haben.

Modul in Millimeter, Winkel in Grad, Durchmesser und Achsabstand in Millimeter, Übersetzung dimensionslos.

Typische Anwendungen

Festlegen der Grundgeometrie eines neuen Zahnradpaares, oder Prüfen, ob zwei vorhandene Zahnräder mit gegebenem Modul und Zähnezahl tatsächlich den geplanten Achsabstand ergeben. Für die Fertigungskontrolle der Zahndicke schließt sich die Zahnweite Wk über k Zähne an.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

ISO 21771-1 beschreibt Geometrie und Begriffe für Zylinderzahnräder. Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit gehören zum separaten ISO-6336-Nachweis.

Typischer Fehler: Normal- und Stirnmodul nicht verwechseln – bei Schrägverzahnung sind beide unterschiedlich, und nur der Stirnmodul geht direkt in Teilkreisdurchmesser und Achsabstand ein. Profilverschiebung nicht als reine Korrekturgröße ignorieren; sie verändert Achsabstand und Kopfhöhe tatsächlich und muss bei beiden Rädern zueinander passen.

Häufige Fragen

Warum ändert sich der Stirnmodul bei Schrägverzahnung?

Der Normalmodul wird senkrecht zur Zahnflanke gemessen; die Schrägstellung der Zähne vergrößert den in der Stirnebene gemessenen Modul um den Faktor 1/cos β.

Wofür wird Profilverschiebung verwendet?

Sie ermöglicht, den Achsabstand geringfügig anzupassen, Unterschnitt bei kleinen Zähnezahlen zu vermeiden oder die Zahnfestigkeit zu verbessern, verändert dabei aber Kopf- und Fußkreisdurchmesser.

Reicht diese Geometrie für den Festigkeitsnachweis?

Nein, sie liefert nur die Abmessungen. Zahnfuß- und Flankentragfähigkeit werden separat mit dem ISO-6336-Tragfähigkeitsrechner nachgewiesen.

Quellen, Methodik und Review

  • ISO 21771-1 beschreibt Geometrie und Begriffe für Zylinderzahnräder. Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit gehören zum separaten ISO-6336-Nachweis.

Die methodischen Grundsätze, Quellenhierarchie und automatisierten Prüfungen sind auf der Methodikseite dokumentiert. Methodik ansehen

Verantwortlich
NormCalc-Redaktion
Zuletzt aktualisiert
2026-09-04
Geometrie vor Tragfähigkeit

Was dieser Rechner leistet

Aus Zähnezahlen, Modul, Eingriffswinkel und Profilverschiebungen entstehen Durchmesser, Achsabstand und Eingriffskennwerte des Stirnradpaars.

ISO 21771-1 liefert die einheitliche Geometriesprache. Der Rechner hilft bei Durchmessern, Achsabstand und Eingriffsverhältnissen - er dimensioniert weder Werkstoff noch Verzahnungsqualität.

Typische Aufgaben
  • Achsabstand und Profilverschiebung abstimmen
  • Überdeckung und Kopfspiel plausibilisieren
  • Geometriedaten zwischen CAD und Berechnung prüfen
Planungshinweise und Anschlussnormen

Vor der Freigabe prüfen

01

Unterschnitt und Interferenz

Kleine Zähnezahlen und Profilverschiebungen auf Herstellbarkeit und störungsfreien Eingriff prüfen.

02

Zahnspiel und Toleranzen

Nenngeometrie enthält noch keine fertigungsgerechte Flanken- oder Zahnspielvorgabe.

03

Tragfähigkeit

Drehmoment, Werkstoff, Schmierung und Lastkollektiv werden hier nicht bewertet.

Sinnvolle Anschlussnormen

01

ISO 6336

Tragfähigkeitsnachweis gegen Grübchen und Zahnfußbruch.

02

ISO 1328

Genauigkeitssystem und Abweichungen zylindrischer Verzahnungen.

03

ISO 21771-2

Weiterführende Geometrie für interne und gekreuzte Achsanordnungen.