Aus dem Maschinenbau nicht wegzudenken: Stirnräder

Stirnräder, auch Zylinderräder genannt, sind ein einfaches, am Umfang verzahntes Rad. Das Stirnrad wird wie alle Zahnräder zur Kraftübertragung eines Drehmoments genutzt. Die Achsen eines Stirnrades und des Gegenzahnrades, meist auch ein Stirnrad oder eine stirnverzahnte Welle, liegen auf einer Höhe. Diese Zusammenarbeit zweier Stirnräder nennt man Stirnradgetriebe.

In der Bewegung greifen die einzelnen Zähne der Stirnräder ineinander und die Drehbewegung des ersten Rads wird auf das Zweite übertragen. So kann zum Beispiel mit einem kleinen Rad ein sehr großes stetig bewegt werden, was eine Energieersparnis bedeutet.

Die ersten Zahnräder wurden schon zur Zeit der Ägypter verwendet. Pflöcke, die im Kreis in ein Holzrad gesteckt wurden, waren damals schon ein Bestandteil des Flaschenzugs. Im Jahr 1900 wurde das Artefakt 'Der Mechanismus von Antikythera' aus dem Wrack eines griechischen Handelsschiffes geborgen. Am 17. Mai 1902 entdeckte der Archäologe Valerios Stais in einem aus dem Wrack stammenden Klumpen korrodiertem Metall dieses Zahnrad. Dieses antike Fundstück wurde auf 150 v. Chr. datiert, und ist somit der wohl älteste Vorgänger der heutigen Zahnräder.

Neben dem Stirnrad gibt es noch Kegelräder, Schraubenräder, Kronräder, Schnecken und Hypoidverzahnungen. Diese große Vielfalt an Zahnrädern wird heute in filigransten Formen für den Bau von Uhren verwendet, ebenso kann es tonnenschwere Lasten in Bewegung bringen. In Rennmotoren wird die Noppenwelle für gewöhnlich mit einem Stirnrad angetrieben. Auch der Spirograph, ein beliebtes Spielzeug, basiert auf dem System von Zahnrädern. Mit einem Stift kann ein kleines, nach außen verzahntes Rad an der Innenseite eines innen verzahnten Rings entlanggeführt werden um so geometrische Muster enstehen zu lassen.
Die Zahneingriffssequenz eines Zahnrades errechnet sich aus der Menge der Zähne multipliziert mit der Drehzahl des Rades.