o. (-en), (ook: tandrad), om een ashartlijn draaiend lichaam dat voorzien is van tanden waarvan er steeds ten minste een in contact is met de vertanding van een ermee samenwerkend lichaam.Een tandwiel vormt steeds een tandwieloverbrenging met een tweede tandwiel, een tandwielsector (voor niet-rondgaande beweging, b.v. van een basculebrug) of een heugel die beschouwd kan worden als een omtreksdeel van een tandwiel met oneindig lange straal (voor een heen-en weer gaande beweging). Wanneer de tanden over elkaar glijden ontstaat wrijving, die de oorzaak is van arbeidsverlies en van slijtage, waardoor speling optreedt en de tandwielen minder gelijkmatig en rustig gaan lopen.
Men heeft daarom gezocht naar een zodanige vorm van de tanden dat zij over elkaar afrollen (afwikkelen). Dit betekent dat het tandprofiel van het tweede wiel van dat van het eerste wordt afgeleid, zodat men niet twee willekeurige tandwielen op elkaar kan laten werken. Wil een eenparige beweging van de drijvende as een eenparige beweging van de gedreven as veroorzaken, dan moeten hun hoeksnelheden constant blijven. Hiervan uitgaande komt men door berekening tot de wet dat in ieder willekeurig aanrakingspunt van twee tanden de gemeenschappelijke normaal (loodlijn op het raakvlak) in dit raakpunt door een zelfde punt O van de verbindingslijn van de twee asmiddelpunten M1 en M2 gaat. De cirkels beschreven met straal M1O en M2O noemt men steekcirkels. De omtreksnelheden van deze steekcirkels, die over elkaar heenrollen, zijn uiteraard even groot.
De opeenvolgende ingrijp-of raakpunten van twee tanden liggen bij evolvente vertanding (tandflank heeft de vorm van een evolute) op een rechte lijn, bij cycloïdale vertanding (volgens een cycloïde) op een cirkelboog; dit wordt ingrijplijn genoemd. De afstand tussen twee tanden hart op hart gemeten langs de steekcirkel, noemt men de steek t van de vertanding. Is het aantal tanden z en de straal van de steekcirkel r dan volgt zt = 2πr. Men neemt de steek in de regel een veelvoud van π dus mπ en noemt dan m de modulus van de vertanding, dus 2πr = mπz of m = 2r/z. De tand afmetingen zijn in verhouding genormaliseerd (NEN 1629): van de tandkop (het deel boven de steekcirkel) is de kophoogte 1 m, van tandvoet (het deel onder de steekcirkel) is de voethoogte 1,25 m. De plaatsing van de tanden wordt voor een deel bepaald door de overbrenging.
Evenwijdige assen. De rechte of cilindrische tandwielen hebben meestal rechte tanden: de tanden staan loodrecht op de wielomtrek, evenwijdig aan de as. De tanding kan zowel in als uitwendig zijn. De tandkracht is zuiver tangentieel gericht. Schroefwielen bezitten tanden gericht volgens een schroeflijn. Doordat nu meer tanden tegelijk ingrijpen is het maximale moment groter, terwijl het geruis minder is.
Er ontstaat echter een axiale kracht op de as. Zo’n kracht wordt opgeheven als twee tandwielen met tegengesteld gerichte tanden gebruikt worden. Dit is uiteraard het geval bij een wiel met pijl-, chevron-of V-tanden. Snijdende assen. Zij maken een hoek van 0—180o, meestal 90o. De kegeltandwielen (kegelwielen) hebben rechte tanden (gericht volgens een hoogtelijn van de kegelmantel), ook (geruisloos) schuine of spiraalvormige, soms cirkelvormige tanden of pijltanden.
Kruisende assen. De kegelwielen van speciale vorm noemt men hypoïed-of schroef kegelwielen. Ze worden b.v. toegepast bij de overbrenging voor de achteras van Amerikaanse auto’s. Zijn de wielen cilindrisch en voorzien van schroefvormige tanden, dan treedt er puntcontact op, zodat geen grote vermogens overgebracht kunnen worden. Veel toegepast is de worm-wormwieloverbrenging, alleen de worm is dan een schroefwiel, dat een-of tweegangig is en lijncontact geeft. constructie. De evolvente vertanding wordt in de werktuigbouwkunde het meest gebruikt. De bewerking kan o.a. geschieden:
1. met een profielfrees van de juiste tandvorm die dan echter voor één bepaalde maat bruikbaar is;
2. met een wormfrees (frees met tanden geplaatst volgens een schroeflijn), waarbij frees en wiel over elkaar afwikkelen;
3. door steken met een beitel in heugel vorm, waarbij de heugel tevens in lengterichting verplaatst en het wiel roteert (het afwikkelen); dan wel voor inwendige vertanding een steekbeitel in de vorm van een snijwiel (gelijkend op een tandwiel). Konische wielen worden gestoken met twee beitels beurtelings stekend aan weerszijden van een tandholte. Zonodig wordt de tandvorm nageslepen. De cycloïdale vertanding wordt het meest toegepast in de uurwerkindustrie en voor wielen met een gering aantal tanden (b.v. voor een dommekracht). De contactdruk is betrekkelijk laag, maar de vervaardiging van snijgereedschap en de bewerking zijn moeilijk. De massafabricage voor het fijne werk geschiedt b.v. door stansen, persen, spuitgieten. Bij bepaalde maatvoering kunnen de tanden van het ene wiel vervangen worden door pennen (zgn. pennen krans), b.v. voor de pennegang, zwenkinrichtingen van kranen of bruggen, houten lantaarn rad in windmolens. Een pennenheugel komt wel voor bij een ophaalbrug. Het afrollen verloopt beter als de pennen van een bus zijn voorzien. Een tandwiel kan een geheel met de as zijn; de tanden worden dan in een verdikt deel van de as aangebracht, b.v. bij rondsels (tandwiel met gering aantal tanden). Veelal worden ze echter met een naaf op een afzonderlijke as bevestigd. Grotere tandwielen hebben ter vermindering van de massa tussen de flens (een breedte bepaald door de vereiste tandlengte) en de naaf een (dunnere) lijfplaat, veelal nog met gaten, of een aantal spaken. Tandwielen zijn meestal cilindrisch, maar ook elliptische komen voor, b.v. in vloeistofvolume meters en schaafbanken; de hoeksnelheden zijn dan niet meer constant. Afhankelijk van toepassing en constructieve eisen maakt men tandwielen van staal, gietijzer, messing en kunststof. geschiedenis .Reeds ca.280 v.C. werd door de Griek Ktesibios de tandheugel, en ca.250 v.C. door Archimedes waarschijnlijk de wormoverbrenging toegepast. Ca.1350 werd in Europa de eerste klok met houten tandraderen vervaardigd, terwijl door G. Agricola ingeschroefde stalen tanden werden beschreven (1556). Aanvankelijk was de vertanding cycloïdaal. Euler was de geestelijke vader van de evolvente. Het duurde tot ca.1800 voordat de door wiskundigen theoretisch vastgestelde grondregels over tandwielen in de praktijk werden toegepast. In de tweede helft van de 19e eeuw kwamen de eerste machines waarmee tandwielen machinaal vervaardigd konden worden.
LITT. G.Matschoss, Geschichte des Zahnrades (1940); R.S.Woodbury, History of the gear-cutting machine (1958); G.Broersma, Design of gears (1967); G.Broersma, Manufacture and testing of gears (1969).
