3D Nockenwelle

3D Nockenwelle - Animation

Eine Nockenwelle ist ein Maschinenelement in Form eines Stabes, auf dem mindestens ein gerundeter Vorsprung (der "Nocken") angebracht ist. Die Welle dreht sich um die eigene Achse, durch den oder die auf ihr angebrachten Nocken wird diese Drehbewegung wiederholt in eine kurze Längsbewegung umgewandelt.

Diese technische Vorrichtung zur Umwandlung rotierender in lineare Bewegungen war schon in der Antike bekannt. Seit dem 11. Jahrhundert wurde die Nockenwelle in Form von Nocken oder Daumen an verlängerten Wellbäumen oder Achsen an Mühlrädern gewerblich genutzt. Durch den Druck der Nocken ließen sich Futterstampfen, Hämmer, Walken und Pochstempel heben, während sie beim Weiterdrehen der Welle niederfielen und ihre Arbeit verrichteten. Nach dem gleichen Prinzip wurden auch Blasebälge und Sägen betrieben. Die Nockenwelle spielte zu Beginn des Hochmittelalters eine wichtige Rolle bei der Mechanisierung zahlreicher Gewerbe [1].


In der Motorentechnik ist die Nockenwelle mit der Kurbelwelle üblicherweise per Zahnriemen oder Steuerkette verbunden und dient zur Steuerung der Ventile. Bei einem Viertaktmotor hat sie die halbe Drehzahl der Kurbelwelle.

 

Im Internet findet man zahlreiche, zum Teil sehr komplexe mit CAD-Software erstellte Animationen einer Nockenwelle. Dennoch hat es einen Reiz, eine solche Animation auch mit einerm einfachen Mathematik-Programm wie dem Graphing Calculator 3D zu erzeugen (s. Animation oben).

 

Das "Kernstück" ist dabei der Nocken. Dieser wid hier mittels einer "Ei-Kurve" erzeugt. Für die Rotation (s. auch Rotationen im Raum) wird diese jedoch nicht wie beim 3D Ei per "einfacher" Funtion y = f (x) realisiert, sondern als parametrische Funktion [4]:

 Abschließend noch eine Animation bestehend aus Nockenwelle und einer Verbindung zur Kurbelwelle per "Zahnriemen" (s. auch 3D Riementrieb):