1. Apa itu roda gigi?
roda gigiadalah bagian mekanis bergigi yang dapat saling bertautan. Ini banyak digunakan dalam transmisi mekanis dan seluruh bidang mekanik.
2. Sejarah roda gigi
Pada awal 350 SM, filsuf Yunani kuno terkenal Aristoteles mencatat roda gigi dalam sastra. Sekitar 250 SM, ahli matematika Archimedes juga menggambarkan dalam literatur mesin kerek menggunakan cacing turbin. Roda gigi yang berasal dari SM masih tersimpan di sisa-sisa Kaisfern di Irak saat ini.
Gear memiliki sejarah panjang di Cina. Menurut catatan sejarah, roda gigi telah digunakan di Tiongkok kuno sejak 400-200 SM. Roda gigi perunggu yang digali di Shanxi, Cina adalah roda gigi tertua yang telah ditemukan sejauh ini. Sebagai mobil pemandu yang mencerminkan pencapaian ilmu pengetahuan dan teknologi kuno, mekanisme roda gigi digunakan. Mekanisme inti. Selama Renaisans Italia di paruh kedua abad ke-15, Leonardo da Vinci serba bisa yang terkenal meninggalkan prestasi yang tak terhapuskan tidak hanya dalam budaya dan seni, tetapi juga dalam sejarah teknologi roda gigi. Setelah lebih dari 500 tahun, roda gigi saat ini masih mempertahankan prototipe yang dibuat pada saat itu.
Baru pada akhir abad ke-17 orang mulai mempelajari bentuk gigi gir yang akan mentransmisikan gerakan dengan benar. Pada abad ke-18, setelah Revolusi Industri Eropa, penerapan transmisi roda gigi menjadi semakin luas; pertama, roda gigi cycloid dikembangkan, dan kemudian roda gigi involute dikembangkan. Sampai awal abad ke-20, roda gigi involute memiliki keunggulan dalam aplikasi. Sejak itu, roda gigi variabel, roda gigi busur, roda gigi miring, roda gigi heliks, dll. telah dikembangkan.
Teknologi roda gigi modern telah mencapai: modul roda gigi 0.004-100 mm; diameter roda gigi dari 1 mm hingga 150 meter; daya transmisi hingga 100,000 kilowatt; kecepatan rotasi hingga 100,000 rpm; kecepatan periferal tertinggi hingga 300 m/s.
Secara internasional, perangkat transmisi daya berkembang ke arah miniaturisasi, kecepatan tinggi, dan standarisasi. Penerapan roda gigi khusus, pengembangan roda gigi planetary, dan pengembangan roda gigi dengan getaran rendah dan kebisingan rendah adalah beberapa karakteristik dari desain roda gigi.
3. Roda gigi umumnya dibagi menjadi tiga kategori
Ada banyak jenis roda gigi, dan metode klasifikasi yang paling umum adalah menurut poros roda gigi. Secara umum dibagi menjadi tiga jenis: sumbu paralel, sumbu berpotongan dan sumbu terhuyung-huyung.
1) Roda gigi poros paralel: termasuk roda gigi taji, roda gigi heliks, roda gigi internal, rak dan rak heliks, dll.
2) Roda gigi poros berpotongan: ada roda gigi bevel lurus, roda gigi bevel spiral, roda gigi bevel nol derajat, dll.
3) Roda gigi poros terhuyung-huyung: ada roda gigi heliks poros terhuyung, roda gigi cacing, roda gigi hypoid, dll.
Efisiensi yang tercantum dalam tabel di atas adalah efisiensi transmisi, tidak termasuk hilangnya pelumasan bantalan dan pengadukan. Penyatuan pasangan roda gigi dari poros paralel dan poros berpotongan pada dasarnya bergulir, dan geser relatif sangat kecil, sehingga efisiensinya tinggi. Pasangan roda gigi poros terhuyung-huyung seperti roda gigi heliks poros terhuyung dan roda gigi cacing, karena mereka berputar melalui geser relatif untuk mencapai transmisi daya, dampak gesekan sangat besar, dan efisiensi transmisi berkurang dibandingkan dengan roda gigi lainnya. Efisiensi roda gigi adalah efisiensi transmisi roda gigi dalam kondisi perakitan normal. Jika ada pemasangan yang salah, terutama jika roda gigi bevel tidak dipasang pada jarak yang benar, sehingga terjadi kesalahan pada persimpangan kerucut yang sama, efisiensinya akan turun secara signifikan.
3.1 Roda gigi dengan poros paralel
1) memacu gigi
Garis gigi dan garis sumbu sejajar dengan roda gigi silinder. Karena mudah diproses, ini paling banyak digunakan dalam transmisi daya.
2) Rak
Roda gigi berbentuk rak linier yang menyatu dengan roda gigi taji. Ini dapat dianggap sebagai kasus khusus ketika diameter pitch dari spur gear menjadi tak terbatas.
3) gigi internal
Roda gigi dengan gigi roda gigi yang dikerjakan di sisi dalam cincin untuk menyatu dengan roda gigi pacu. Terutama digunakan dalam aplikasi seperti transmisi roda gigi planet dan kopling roda gigi.
4) Roda gigi heliks
Garis gigi adalah gigi silinder heliks. Ini banyak digunakan karena kekuatannya yang lebih tinggi dan operasi yang lebih halus daripada roda gigi taji. Dorongan aksial dihasilkan selama transmisi.
5) rak gigi heliks,
Roda gigi batang yang menyatu dengan roda gigi heliks. Ini sesuai dengan situasi ketika diameter pitch roda gigi heliks menjadi tak terbatas.
6) Gigi herringbone
Garis gigi adalah roda gigi yang dibentuk oleh kombinasi dua roda gigi heliks tangan kiri dan tangan kanan. Ini memiliki keuntungan tidak menghasilkan dorong dalam arah aksial.
3.2 Roda gigi poros berpotongan
1) gigi bevel lurus
Sebuah gigi bevel yang garis giginya sama dengan generatrix dari garis bevel pitch. Di antara roda gigi bevel, itu adalah jenis yang relatif mudah dibuat. Oleh karena itu, ia memiliki berbagai aplikasi sebagai roda gigi miring untuk transmisi.
2) Gigi bevel spiral
Garis gigi adalah gigi bevel melengkung dengan sudut heliks. Meskipun lebih sulit untuk diproduksi daripada roda gigi bevel lurus, ini juga banyak digunakan sebagai roda gigi dengan kekuatan tinggi dan kebisingan rendah.
3) Roda gigi bevel derajat nol
Roda gigi bevel melengkung dengan sudut heliks nol. Karena memiliki karakteristik roda gigi bevel lurus dan melengkung, gaya pada permukaan gigi sama dengan roda gigi bevel lurus.
3.3 Roda gigi poros terhuyung-huyung
1) Pasangan cacing silinder
Pasangan cacing silinder adalah istilah umum untuk cacing silinder dan roda gigi cacing yang menyatu dengannya. Pengoperasian yang senyap dan pasangan tunggal dapat memperoleh rasio transmisi yang besar sebagai fitur terbesarnya, tetapi memiliki kelemahan efisiensi yang rendah.
2) Gigi heliks poros terhuyung-huyung
Nama pasangan cacing silinder ketika ditransmisikan di antara poros yang terhuyung-huyung. Dapat digunakan dengan pasangan roda gigi heliks atau pasangan roda gigi heliks dan taji. Meskipun pengoperasiannya lancar, ini hanya cocok untuk digunakan di bawah beban ringan.
3.4 Roda gigi khusus lainnya
1) Perlengkapan wajah
Roda gigi berbentuk cakram yang dapat menyatu dengan roda gigi taji atau heliks. Transmisi antara sumbu ortogonal dan terhuyung.
2) Pasangan cacing berbentuk drum
Istilah umum untuk cacing berbentuk gendang dan roda gigi cacing yang menyatu dengannya. Meskipun lebih sulit untuk diproduksi, ia dapat mengirimkan beban yang besar dibandingkan dengan pasangan cacing silinder.
3) gigi hypoid
Roda gigi kerucut yang bergerak di antara poros yang terhuyung-huyung. Roda gigi besar dan kecil diproses secara eksentrik, mirip dengan roda gigi spiral, dan prinsip penyambungan sangat rumit.
4. Terminologi dasar dan perhitungan dimensi roda gigi
Ada banyak istilah khusus roda gigi dan metode ekspresi untuk roda gigi. Agar Anda dapat lebih memahami roda gigi, berikut adalah beberapa istilah dasar roda gigi yang sering digunakan.
1) Nama setiap bagian dari roda gigi
2) Istilah untuk ukuran gigi roda gigi adalah modulus
m1, m3, m8... disebut modulo 1, modulo 3, modulo 8. Modulus adalah nama umum di seluruh dunia. Simbol m (modulus) dan angka (mm) digunakan untuk menunjukkan ukuran gigi roda gigi. Semakin besar angkanya, semakin besar gigi roda giginya.
Selain itu, di negara-negara yang menggunakan satuan imperial (seperti Amerika Serikat), ukuran gigi roda gigi ditunjukkan dengan simbol (diameter pitch) dan angka (jumlah gigi roda gigi bila diameter lingkaran indeks adalah 1 inci). Misalnya: DP24, DP8, dll. Ada juga metode pemanggilan khusus yang menggunakan simbol (minggu) dan angka (milimeter) untuk menunjukkan ukuran gigi roda gigi, seperti CP5, CP10.
Pitch (p) dapat diperoleh dengan mengalikan modulus dengan pi, dan pitch adalah panjang antara dua gigi yang berdekatan.
Rumusnya adalah:
p=pi x modulus=m
Perbandingan ukuran gigi gir dari modul yang berbeda:
3) Sudut tekanan
Sudut tekanan adalah parameter yang menentukan profil gigi gigi. Artinya, kemiringan permukaan gigi roda gigi. Sudut tekanan ( ) umumnya 20 derajat. Di masa lalu, roda gigi dengan sudut tekanan 14,5 derajat adalah umum.
Sudut tekanan adalah sudut yang terbentuk antara garis radius dan garis singgung bentuk gigi pada suatu titik (umumnya sebuah simpul) pada permukaan gigi. Seperti yang ditunjukkan, adalah sudut tekanan. Karena '= , ' juga merupakan sudut tekanan.
Ketika keadaan meshing gigi A dan gigi B dilihat dari node:
Gigi A mendorong titik B pada simpul. Pada saat ini, gaya penggerak bekerja pada normal umum gigi A dan gigi B. Artinya, normal umum adalah arah kerja gaya dan arah tekanan, dan merupakan sudut tekanan.
Modulus (m), sudut tekanan ( ) dan jumlah gigi (z) adalah tiga parameter dasar roda gigi, dan dimensi setiap bagian roda gigi dihitung berdasarkan parameter ini.
4) Tinggi gigi dan ketebalan gigi
Ketinggian gigi gigi ditentukan oleh modulus (m).
Tinggi total gigi h=2.25m (= tinggi akar gigi ditambah tinggi ujung gigi)
Tinggi addendum (ha) adalah tinggi dari addendum ke garis indeks. ha{}m.
Tinggi akar (hf) adalah tinggi dari akar ke garis indeks. hf{}.25m.
Referensi untuk ketebalan gigi (s) adalah setengah pitch gigi. s=πm/2.
5) Diameter roda gigi
Parameter yang menentukan ukuran roda gigi adalah diameter lingkaran indeks (d) roda gigi. Berdasarkan lingkaran indeks, pitch gigi, ketebalan gigi, tinggi gigi, tinggi ujung gigi dan tinggi akar gigi dapat ditentukan.
Indeks diameter lingkaran d=zm
Diameter tambahan da=d ditambah 2m
Diameter lingkaran akar df=d-2.5m
Lingkaran indeks tidak langsung terlihat pada roda gigi yang sebenarnya, karena lingkaran indeks merupakan lingkaran hipotetis untuk menentukan ukuran roda gigi.
6) Jarak tengah dan serangan balik
Ketika lingkaran indeks dari sepasang roda gigi bertautan secara tangensial, jarak pusat adalah setengah dari jumlah diameter kedua lingkaran indeks.
Jarak tengah a=(d1 ditambah d2)/2
Dalam penyambungan roda gigi, serangan balik merupakan faktor penting untuk mendapatkan efek penyambungan yang halus. Backlash adalah celah antara permukaan gigi dari sepasang roda gigi ketika mereka menyatu.
Ada juga celah di arah ketinggian gigi gigi. Celah ini disebut Clearance. Jarak atas (c) adalah perbedaan antara tinggi akar gigi dari gigi dan tinggi atas gigi dari gigi kawin.
Jarak kepala c=1.25m-1m=0.25m
7) Roda gigi heliks
Roda gigi yang diperoleh dengan memutar gigi roda gigi pacu secara heliks adalah roda gigi heliks. Sebagian besar geometri roda gigi taji berlaku untuk roda gigi heliks. Ada 2 jenis roda gigi heliks menurut bidang datumnya:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Datum permukaan normal (sudut kanan gigi) (modulus normal/sudut tekanan)
Hubungan antara modulus muka akhir mt dan modulus normal mn mt=mn/cos
8) Arah spiral dan pas
Roda gigi heliks, roda gigi spiral bevel, dll., Gigi roda gigi heliks, dan arah dan koordinasi heliks pasti. Arah heliks berarti bahwa ketika poros tengah roda gigi mengarah ke atas dan ke bawah, jika dilihat dari depan, arah gigi roda gigi mengarah ke kanan atas adalah [rotasi kanan], dan kiri atas adalah [rotasi kiri]. Kesesuaian dari berbagai roda gigi ditunjukkan di bawah ini.
5. Profil roda gigi yang paling umum digunakan adalah profil involute
Jika hanya keliling luar roda gesekan yang dibagi menjadi nada yang sama, tonjolan dipasang, dan kemudian saling bertautan dan berputar, masalah berikut akan terjadi:
Titik singgung gigi roda gigi menghasilkan slip
Kecepatan gerakan titik singgung terkadang cepat dan terkadang lambat
Getaran dan kebisingan
Gigi persnelingnya tenang dan halus, itulah sebabnya kurva involute lahir.
1) Apa itu involute?
Bungkus seutas benang dengan pensil yang terpasang di salah satu ujungnya di sekitar lingkar luar silinder, dan secara bertahap lepaskan benang saat benang kencang. Pada titik ini, kurva yang ditarik oleh pensil adalah kurva tak beraturan. Keliling luar silinder disebut lingkaran alas.
2) Contoh 8-gigi involute gigi
Setelah membagi silinder menjadi 8 bagian yang sama, tempelkan 8 pensil dan gambar 8 kurva involute. Kemudian, gulung kawat ke arah yang berlawanan, dan gambar 8 kurva dengan cara yang sama. Ini adalah gigi dengan kurva involute sebagai bentuk gigi dan jumlah gigi adalah 8.
3) Keuntungan dari roda gigi involute
Bahkan jika jarak tengahnya agak salah, itu bisa disatukan dengan benar;
Lebih mudah untuk mendapatkan bentuk gigi yang benar, dan lebih mudah untuk diproses;
Karena keterlibatan bergulir pada kurva, gerakan rotasi dapat ditransmisikan dengan lancar;
Selama ukuran gigi roda gigi sama, satu alat dapat mengerjakan roda gigi dengan jumlah gigi yang berbeda;
Akarnya tebal dan kuat.
4) Lingkaran dasar dan lingkaran indeks
Base circle adalah lingkaran dasar yang membentuk bentuk gigi involute. Lingkaran indeks adalah lingkaran referensi untuk menentukan ukuran roda gigi. Lingkaran dasar dan lingkaran indeks adalah dimensi geometris penting dari roda gigi. Profil gigi involute adalah kurva yang terbentuk di bagian luar lingkaran dasar. Sudut tekanan adalah nol derajat pada lingkaran dasar.
5) Penyambungan gigi involute
Lingkaran referensi dari dua roda gigi involute standar bertautan secara tangensial pada jarak pusat-ke-pusat standar.
Ketika kedua roda bertautan, tampak seperti dua roda gesekan (Friction wheels) dengan diameter d1 dan d2 sedang melaju. Namun, penyatuan roda gigi involute sebenarnya bergantung pada lingkaran dasar daripada lingkaran indeks.
Titik kontak penyambungan dari dua profil gigi roda gigi bergerak pada garis penyambungan dalam urutan P1-P2-P3. Perhatikan gigi kuning di gigi penggerak. Untuk jangka waktu setelah gigi ini mulai bertautan, roda gigi berada dalam penyambungan dua gigi (P1, P3). Meshing berlanjut, dan ketika titik meshing bergerak ke titik P2 pada lingkaran indeks, hanya ada satu gigi meshing yang tersisa. Penyambungan berlanjut, dan ketika titik penyambungan bergerak ke titik P3, gigi gerigi berikutnya mulai menyambung pada titik P1, dan keadaan penyatuan dua gigi terbentuk kembali. Sama seperti ini, penyambungan dua gigi pada roda gigi berinteraksi dengan penyambungan gigi tunggal untuk mengirimkan gerakan rotasi berulang kali.
Garis singgung persekutuan AB dari lingkaran alas disebut garis pertunangan. Titik-titik penyambungan roda gigi semuanya berada pada garis penyambungan ini.
Ini diwakili oleh gambar, seolah-olah sabuk disilangkan di atas keliling luar dari dua lingkaran dasar untuk melakukan gerakan rotasi untuk mengirimkan daya.
6. Perpindahan gigi dibagi menjadi perpindahan positif dan perpindahan negatif
Profil gigi dari roda gigi yang biasanya kita gunakan umumnya adalah involute standar. Namun, ada juga beberapa kasus di mana gigi persneling perlu digeser, seperti mengatur jarak tengah dan mencegah undercut pada pinion.
1) Jumlah gigi dan bentuk roda gigi
Kurva profil involute bervariasi dengan jumlah gigi. Semakin banyak jumlah gigi, semakin lurus garis kurva profil gigi. Dengan bertambahnya jumlah gigi, profil gigi dari akar gigi menjadi lebih tebal, dan kekuatan gigi roda gigi meningkat.
Seperti dapat dilihat dari gambar di atas, untuk roda gigi dengan 10 gigi, bagian dari profil gigi involute pada akar gigi roda gigi digali, sehingga terjadi undercutting. Namun, jika perpindahan positif digunakan untuk roda gigi dengan gigi z=10, diameter lingkaran addendum meningkat, dan ketebalan gigi dari gigi roda gigi meningkat, kekuatan roda gigi setara dengan roda gigi dengan 200 gigi dapat diperoleh.
2) Perpindahan gigi
Gambar di bawah adalah diagram skema perpindahan positif roda gigi dengan jumlah gigi z=10. Saat memotong gigi, pergerakan pahat sepanjang arah radial xm (mm) disebut perpindahan radial (disebut perpindahan).
xm=perpindahan (mm)
x=koefisien perpindahan
m=modulus (mm)
Profil gigi berubah melalui perpindahan positif. Ketebalan gigi gigi roda gigi meningkat, dan diameter luar (diameter lingkaran ujung) juga meningkat. Dengan mengadopsi perpindahan gigi yang positif, terjadinya undercut (Undercut) dapat dihindari. Perpindahan roda gigi juga dapat mencapai tujuan lain, seperti mengubah jarak pusat, perpindahan positif dapat meningkatkan jarak pusat, perpindahan negatif dapat mengurangi jarak pusat.
Apakah itu gigi perpindahan positif atau gigi perpindahan negatif, ada batasan jumlah perpindahan.
3) Perpindahan positif dan perpindahan negatif
Ada perpindahan positif dan negatif. Meskipun tinggi giginya sama, ketebalan giginya berbeda. Roda gigi dengan gigi yang lebih tebal adalah roda gigi perpindahan positif, dan roda gigi dengan ketebalan gigi yang lebih tipis adalah roda gigi perpindahan negatif.
Ketika jarak tengah kedua roda gigi tidak dapat diubah, perpindahan positif roda gigi pinion (hindari undercutting), dan perpindahan negatif roda gigi besar, sehingga jarak pusatnya sama. Dalam hal ini, nilai absolut dari jumlah perpindahan adalah sama.
4) Meshing dari perpindahan gigi
Roda gigi standar disatukan dalam keadaan di mana lingkaran indeks setiap roda gigi bersinggungan. Penyambungan roda gigi yang digeser, seperti yang ditunjukkan pada gambar, adalah penyambungan tangensial pada lingkaran pitch penyambungan. Sudut tekanan pada lingkaran pitching meshing disebut sudut meshing. Sudut meshing berbeda dengan sudut tekanan pada lingkaran indeks (sudut tekanan lingkaran indeks). Sudut penyambungan merupakan faktor penting saat merancang roda gigi perpindahan.
6) Peran perpindahan gigi
Ini dapat mencegah fenomena undercut yang disebabkan oleh sejumlah kecil gigi selama pemrosesan; jarak pusat yang diinginkan dapat diperoleh dengan perpindahan; ketika rasio roda gigi sepasang roda gigi besar, pinion yang rentan aus dapat dipindahkan secara positif, Membuat gigi lebih tebal. Sebaliknya, perpindahan negatif dilakukan pada roda gigi besar untuk membuat ketebalan gigi lebih tipis sehingga umur kedua roda gigi serupa.
7. Akurasi roda gigi
Roda gigi adalah elemen mekanis yang mentransmisikan daya dan rotasi. Persyaratan kinerja untuk roda gigi terutama meliputi:
Kapasitas transmisi daya yang lebih besar;
Gunakan roda gigi sekecil mungkin;
kebisingan rendah;
ketepatan.
Untuk memenuhi persyaratan yang disebutkan di atas, meningkatkan akurasi roda gigi akan menjadi masalah yang harus dipecahkan.
1) Klasifikasi akurasi gigi
Keakuratan roda gigi secara kasar dapat dibagi menjadi tiga kategori:
a) Ketepatan profil gigi involute - akurasi profil gigi
b) Kebenaran garis gigi pada permukaan gigi - akurasi garis gigi
c) Posisi gigi/celah yang benar
Akurasi Pengindeksan Gigi Roda Gigi—Akurasi Pitch Tunggal
Akurasi Pitch - Akurasi Pitch Kumulatif
Penyimpangan posisi bola yang dijepit di antara dua roda gigi dalam arah radial — akurasi runout radial
2) Kesalahan profil gigi
3) Kesalahan garis gigi
4) Kesalahan nada
Nilai pitch diukur pada lingkaran pengukuran yang berpusat pada poros roda gigi.
Penyimpangan nada tunggal (fpt) Perbedaan antara nada aktual dan nada teoritis.
Total deviasi kumulatif dari pitch (Fp) ditentukan dengan mengukur deviasi pitch dari seluruh roda untuk membuat evaluasi. Nilai amplitudo total dari kurva deviasi kumulatif pitch adalah total deviasi pitch.
5) Runout radial (Fr)
Tempatkan probe (bulat, silinder) satu demi satu di slot gigi, dan ukur perbedaan antara jarak radial maksimum dan minimum dari probe ke sumbu roda gigi. Eksentrisitas poros roda gigi adalah bagian dari runout radial.
6) Total deviasi radial (Fi")
Sejauh ini, profil gigi, pitch, dan akurasi garis gigi yang telah kami jelaskan adalah semua metode untuk mengevaluasi akurasi satu roda gigi. Berbeda dengan ini, ada juga metode uji penyambungan permukaan dua gigi untuk mengevaluasi akurasi roda gigi setelah menghubungkan roda gigi dengan roda gigi pengukur. Permukaan gigi kiri dan kanan dari roda gigi yang diukur bersentuhan dengan roda gigi pengukur dan berputar untuk satu lingkaran penuh. Perubahan jarak pusat dicatat. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil pengujian roda gigi dengan 30 gigi. Ada total 30 garis bergelombang untuk deviasi komprehensif radial dari satu gigi. Nilai deviasi radial total kira-kira merupakan jumlah dari deviasi runout radial dan deviasi komprehensif radial dari satu gigi.
7) Korelasi antara berbagai presisi roda gigi
Keakuratan setiap bagian dari roda gigi terkait. Secara umum, runout radial memiliki korelasi yang kuat dengan kesalahan lain, dan korelasi antara berbagai kesalahan pitch juga sangat kuat.
Apakah Anda memiliki pertanyaan spesifik tentangLayanan Pemesinan? Hubungi Yogi!Teknisi penjualan kami akan bekerja dengan Anda dari awal hingga akhir untuk memastikan bahwa proyek Anda selesai sesuai kebutuhan Anda.
Juga,Yogieadalah produsen profesional untukPeralatan pertambangan, Peralatan mesin CNC, danBagian mesinselama lebih dari 20 tahun.
