Stor dubbel spiralformad växel
1. Vad är en växel?
Kugghjulär tandade mekaniska delar som kan gripa in i varandra. Det används ofta i mekanisk transmission och hela det mekaniska området.
2. Kugghjulens historia
Redan 350 f.Kr. registrerade den berömde antika grekiske filosofen Aristoteles kugghjul i litteraturen. Omkring 250 f.Kr. beskrev matematikern Arkimedes också i litteraturen ett ankarspel med hjälp av en turbinmask. Kugghjul från f.Kr. finns fortfarande bevarade i resterna av Kaisfern i dagens Irak.
Stor dubbel spiralformad växel
Gear har en lång historia i Kina. Enligt historiska uppgifter har kugghjul använts i det antika Kina så långt tillbaka som 400-200 f.Kr. Bronsdreven som grävdes fram i Shanxi, Kina är de äldsta kugghjulen som hittills har upptäckts. Som en guidebil som återspeglar prestationerna från antik vetenskap och teknik, används växelmekanismen. Kärnmekanismen. Under den italienska renässansen under andra hälften av 1400-talet lämnade den berömde allroundmannen Leonardo da Vinci outplånliga landvinningar inte bara inom kultur och konst, utan också i växelteknikens historia. Efter mer än 500 år har nuvarande The gears fortfarande kvar de prototyper som skissades på den tiden.
Det var inte förrän i slutet av 1600-talet som man började studera formen på kugghjulen som skulle överföra rörelser korrekt. På 1700-talet, efter den europeiska industriella revolutionen, blev tillämpningen av växeltransmission mer och mer omfattande; först utvecklades cykloidväxlar och sedan utvecklades evolventa växlar. Fram till början av 1900-talet hade evolventa kugghjul en fördel vid tillämpning. Sedan dess har variabla växlar, bågväxlar, koniska växlar, spiralväxlar etc. utvecklats.
Modern växelteknik har nått: växelmodul 0.004-100 mm; växeldiameter från 1 mm till 150 meter; överföringseffekt upp till 100,000 kilowatt; rotationshastighet upp till 100,000 rpm; den högsta periferihastigheten upp till 300 m/s.
Internationellt utvecklas kraftöverföringsutrustningen i riktning mot miniatyrisering, hög hastighet och standardisering. Tillämpningen av specialväxlar, utvecklingen av planetväxlar och utvecklingen av växlar med låg vibration och låg ljudnivå är några av egenskaperna hos växeldesign.
3. Kugghjul är generellt indelade i tre kategorier
Det finns många sorters växlar, och den vanligaste klassificeringsmetoden är enligt växelaxeln. Generellt indelad i tre typer: parallellaxel, skärande axel och förskjuten axel.
1) Parallella axelväxlar: inklusive cylindriska kugghjul, spiralformade växlar, invändiga växlar, kuggstänger och spiralformade kugghjul etc.
2) Korsande axelväxlar: det finns raka koniska växlar, koniska spiralväxlar, vinkelväxlar med nollgrader, etc.
3) Förskjutna axelväxlar: det finns spiralformade axlar, snäckväxlar, hypoidväxlar, etc.
Verkningsgraden som anges i tabellen ovan är transmissionens verkningsgrad, exklusive förlust av lager och omrörningssmörjning. Ingreppet mellan kugghjulsparen på den parallella axeln och den korsande axeln är i princip rullande, och den relativa glidningen är mycket liten, så effektiviteten är hög. Förskjutna axelkugghjulspar såsom spiralformade växlar med förskjutna axel och snäckväxlar, eftersom de roterar genom relativ glidning för att uppnå kraftöverföring, är friktionens inverkan mycket stor och transmissionseffektiviteten minskar jämfört med andra växlar. Verkningsgraden för en växel är växelns överföringseffektivitet under normala monteringsförhållanden. Om det finns en felaktig installation, särskilt om vinkelväxeln inte är monterad på rätt avstånd, vilket resulterar i ett fel i skärningspunkten mellan samma kon, kommer dess effektivitet att sjunka avsevärt.
3.1 Kugghjul med parallella axlar
1) Kugghjul
Tandlinjen och axellinjen är parallella med det cylindriska kugghjulet. Eftersom det är lätt att bearbeta, används det mest i kraftöverföring.
2) Rack
En linjär kuggstångsformad växel som griper in i ett cylindriskt kugghjul. Det kan betraktas som ett specialfall när det cylindriska kugghjulets stigningsdiameter blir oändlig.
3) Invändig växel
Ett kugghjul med kuggar bearbetade på insidan av ringen för att passa in i det cylindriska kugghjulet. Används huvudsakligen i applikationer som planetväxeltransmissioner och växelkopplingar.
4) Spiralväxlar
Tandlinjen är ett spiralformigt cylindriskt kugghjul. Den används ofta på grund av dess högre styrka och smidigare funktion än cylindriska kugghjul. Axial dragkraft genereras under transmissionen.
5) spiralformad kuggstång,
En stångväxel som griper in i en spiralformad växel. Det motsvarar situationen när stigningsdiametern för det spiralformade kugghjulet blir oändlig.
6) Fiskbensredskap
Tandlinjen är ett kugghjul som bildas av kombinationen av två vänster- och högerhänta spiralväxlar. Den har fördelen att den inte genererar dragkraft i axiell riktning.
3.2 Korsande axeldrev
1) Rak konisk växel
Ett koniskt kugghjul vars kugglinje är densamma som generatrisen för stigningsfaslinjen. Bland de koniska växlarna är det den typen som är relativt lätt att tillverka. Därför har den ett brett användningsområde som koniska växlar för transmission.
2) Konisk spiralväxel
Tandlinjen är ett böjt, koniskt kugghjul med en spiralformad vinkel. Även om den är svårare att tillverka än raka vinkelväxlar, används den också flitigt som en växel med hög styrka och lågt ljud.
3) Nollgraders konisk växel
Böjd konisk växel med noll spiralvinkel. Eftersom det har egenskaperna hos både raka och böjda koniska kugghjul, är kraften på kuggytan densamma som hos raka koniska kugghjul.
3.3 Förskjutna axelväxlar
1) Cylindriskt maskpar
Cylindriskt snäckpar är en allmän term för en cylindrisk mask och en snäckväxel som griper in i den. Tyst drift och ett enda par kan få ett stort utväxlingsförhållande som sin största egenskap, men det har nackdelen med låg verkningsgrad.
2) Förskjuten axel spiralformad kugghjul
Namnet på det cylindriska maskparet när det överförs mellan förskjutna axlar. Kan användas med spiralformade kugghjulspar eller spiralformade och cylindriska kugghjulspar. Även om driften är smidig är den endast lämplig för användning under lätt belastning.
3.4 Andra specialväxlar
1) Face gear
Skivformade kugghjul som kan ingripa med cylindriska eller spiralformade kugghjul. Överföring mellan ortogonala och förskjutna axlar.
2) Trumformade maskpar
Den allmänna termen för den trumformade masken och snäckväxeln som griper in i den. Även om den är svårare att tillverka kan den överföra en stor belastning jämfört med ett cylindriskt maskpar.
3) Hypoidutrustning
Koniska kugghjul som driver mellan förskjutna axlar. De stora och små kugghjulen är excentriskt bearbetade, liknande spiralväxlarna, och ingreppsprincipen är mycket komplicerad.
4. Grundläggande terminologi och dimensionsberäkning av växlar
Det finns många redskapsspecifika termer och uttrycksmetoder för växlar. För att göra det möjligt för dig att förstå växlar mer, här är några grundläggande redskapstermer som ofta används.
1) Namnet på varje del av redskapet
2) Termen för kugghjulens storlek är modulen
m1, m3, m8... kallas modulo 1, modulo 3, modulo 8. Modulen är ett vanligt namn över hela världen. Symbolen m (modul) och siffran (mm) används för att indikera kuggarnas storlek. Ju större antal, desto större kuggar.
Dessutom, i länder som använder imperialistiska enheter (t.ex. USA), indikeras kugghjulens storlek med en symbol (diameterdelning) och ett nummer (antal tänder på ett kugghjul när diametern på indexcirkeln är 1 tum). Till exempel: DP24, DP8, etc. Det finns också speciella anropsmetoder som använder symboler (veckor) och siffror (millimeter) för att indikera storleken på kugghjulen, såsom CP5, CP10.
Delningen (p) kan erhållas genom att multiplicera modulen med pi, och delningen är längden mellan två intilliggande tänder.
Formeln är:
p=pi x modul=πm
Storleksjämförelse av kugghjul för olika moduler:
3) Tryckvinkel
Tryckvinkeln är en parameter som bestämmer kuggprofilen. Det vill säga lutningen av kugghjulets yta. Tryckvinkeln ( ) är vanligtvis 20 grader. Tidigare var växlar med en tryckvinkel på 14,5 grader vanliga.
Tryckvinkeln är vinkeln som bildas mellan radielinjen och tangenten för tandformen vid en punkt (vanligen en nod) på tandytan. Som visas, är tryckvinkeln. Eftersom '=' också är tryckvinkeln.
När ingreppstillståndet för tand A och tand B ses från noden:
A-tanden trycker på B-punkten på noden. Vid denna tidpunkt verkar drivkraften på den gemensamma normalen för tand A och tand B. Det vill säga, den gemensamma normalen är kraftens verkande riktning och tryckets riktning, och är tryckvinkeln.
Modulen (m), tryckvinkeln ( ) och antalet tänder (z) är växelns tre grundparametrar, och dimensionerna för varje del av växeln beräknas utifrån dessa parametrar.
4) Tandhöjd och tandtjocklek
Höjden på kugghjulen bestäms av modulen (m).
Total tandhöjd h=2.25m (= tandrotshöjd plus tandspetshöjd)
Tilläggshöjden (ha) är höjden från tillägget till indexlinjen. ha=1m.
Rothöjd (hf) är höjden från roten till indexlinjen. hf=1.25m.
Referensen för tandtjocklek(er) är halva tandstigningen. s=πm/2.
5) Diameter på växeln
Parametern som bestämmer växelns storlek är indexcirkeldiametern (d) på växeln. Utifrån indexcirkeln kan tanddelning, tandtjocklek, tandhöjd, tandspetshöjd och tandrotshöjd bestämmas.
Indexcirkeldiameter d=zm
Tilläggsdiameter da=d plus 2m
Rotcirkelns diameter df=d-2.5m
Indexcirkeln är inte direkt synlig i själva växeln, eftersom indexcirkeln är en hypotetisk cirkel för att bestämma växelns storlek.
6) Mittavstånd och glapp
När indexcirklarna för ett kugghjulspar griper in tangentiellt är mittavståndet hälften av summan av de två indexcirklarnas diametrar.
Mittavstånd a=(d1 plus d2)/2
Vid ingrepp av kugghjul är spelet en viktig faktor för att få en jämn ingreppseffekt. Glapp är gapet mellan kuggytorna på ett par kugghjul när de griper in.
Det finns också en lucka i kugghöjdsriktningen på kugghjulet. Denna lucka kallas Clearance. Det övre spelet (c) är skillnaden mellan kugghjulets kuggrotshöjd och kugghöjden för det passande kugghjulet.
Huvudfrigång c=1.25m-1m=0.25m
7) Spiralhjul
Ett kugghjul som erhålls genom att vrida tänderna på ett cylindriskt kugghjul spiralformigt är ett spiralformigt kugghjul. De flesta av de cylindriska kugghjulsgeometrierna är tillämpliga på spiralformade växlar. Det finns 2 typer av spiralformade kugghjul enligt deras datumplan:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Normal yta (tand rät vinkel) datum (normal modul/tryckvinkel)
Förhållandet mellan ändytans modul mt och normalmodulen mn mt=mn/cos
8) Spiralriktning och passform
Spiralväxlar, spiralformade växlar, etc., kugghjulen är spiralformade och spiralriktningen och koordinationen är säker. Den spiralformade riktningen innebär att när kugghjulets centrala axel pekar upp och ner, sett framifrån, är riktningen för kuggarnas kuggar uppe till höger [högerrotation] och den övre vänstra är [vänsterrotation]. Passformen på de olika växlarna visas nedan.
5. Den vanligaste växelprofilen är evolventprofilen
Om endast den yttre omkretsen av friktionshjulet är uppdelad i lika stigningar, utsprången installeras och sedan griper in i varandra och roterar, kommer följande problem att uppstå:
Tangentpunkten för kugghjulen ger slirning
Rörelsehastigheten för tangentpunkten är ibland snabb och ibland långsam
Vibrationer och buller
Kugghjulen är både tysta och släta, varför den evolventa kurvan är född.
1) Vad är en involut
Linda en tråd med en penna fäst i ena änden runt cylinderns yttre omkrets och släpp gradvis tråden medan tråden är spänd. Vid denna tidpunkt är kurvan som ritas av pennan den evolventa kurvan. Cylinderns yttre omkrets kallas bascirkeln.
2) Exempel på 8-kugghjul
Efter att ha delat cylindern i 8 lika delar, fäst 8 pennor och rita 8 evolventa kurvor. Linda sedan tråden i motsatt riktning och rita 8 kurvor på samma sätt. Detta är kugghjulet med den evolventa kurvan som tandform och antalet tänder är 8.
3) Fördelar med evolventa växlar
Även om mittavståndet är något fel kan det maskas in korrekt;
Det är lättare att få rätt tandform och det är lättare att bearbeta;
På grund av det rullande ingreppet på kurvan kan rotationsrörelsen överföras smidigt;
Så länge storleken på kugghjulen är densamma kan ett verktyg bearbeta kugghjul med olika antal tänder;
Rötterna är tjocka och starka.
4) Bascirkel och indexcirkel
Bascirkeln är bascirkeln som bildar den evolventa tandformen. Indexcirkeln är referenscirkeln för att bestämma kugghjulets storlek. Bascirkeln och indexcirkeln är växelns viktiga geometriska dimensioner. En evolvent tandprofil är en kurva som bildas på utsidan av bascirkeln. Tryckvinkeln är noll grader på bascirkeln.
5) Ingrepp av evolventa kugghjul
Referenscirklarna för två evolventa standardkugghjul ingriper tangentiellt vid standardavstånd från centrum till centrum.
När de två hjulen går i ingrepp ser det ut som att två friktionshjul (friktionshjul) med diametern d1 och d2 kör. Emellertid beror ingreppet mellan evolventa kugghjul faktiskt på bascirkeln snarare än indexcirkel.
De ingripande kontaktpunkterna för de två kuggprofilerna rör sig på ingreppslinjen i storleksordningen P1-P2-P3. Notera de gula tänderna i drivväxeln. Under en tid efter att denna tand har börjat gripa in är kugghjulet i tvåtands ingrepp (P1, P3). Ingreppet fortsätter, och när ingreppspunkten flyttas till punkt P2 på indexcirkeln finns det bara en ingripande tand kvar. Ingreppet fortsätter, och när ingreppspunkten flyttas till punkten P3, börjar nästa kugghjuls tand att gripa in i punkten P1, och tillståndet för tvåtands ingrepp bildas igen. Precis så här samverkar växelns tvåtands ingrepp med entandsingreppet för att upprepade gånger överföra rotationsrörelse.
Den gemensamma tangenten AB för bascirkeln kallas ingreppslinjen. Kugghjulens ingreppspunkter är alla på denna ingreppslinje.
Det representeras av en bild, som om bältena korsas över de yttre omkretsarna av de två bascirklarna för att utföra en rotationsrörelse för att överföra kraft.
6. Växelns förskjutning är uppdelad i positiv förskjutning och negativ förskjutning
Kuggprofilerna på de kugghjul vi vanligtvis använder är i allmänhet vanliga evolventer. Det finns dock även vissa fall där kugghjulen behöver växlas, som att justera mittavståndet och förhindra att kugghjulet underskärs.
1) Antal tänder och redskapets form
Den evolventa profilkurvan varierar med antalet tänder. Ju fler tänder, desto mer rak linje är tandprofilens kurva. När antalet tänder ökar blir tandrotens tandprofil tjockare och kugghjulskuggarnas styrka ökar.
Som framgår av figuren ovan, för ett kugghjul med 10 kuggar, grävs en del av den evolventa kuggprofilen ut vid roten av kugghjulen, vilket resulterar i underskärning. Men om positiv förskjutning används för ett kugghjul med z=10 kuggar, ökas diametern på tilläggscirkeln och kuggtjockleken på kuggkuggarna ökas, en växelhållfasthet motsvarande den för ett kugghjul med 200 tänder kan erhållas.
2) Förskjutningsväxel
Bilden nedan är ett schematiskt diagram över den positiva förskjutningen av kugghjulet med antalet tänder z=10. Vid skärning av tänder kallas verktygets rörelse längs den radiella riktningen xm (mm) radiell förskjutning (kallad förskjutning).
xm=förskjutning (mm)
x=förskjutningskoefficient
m=modul (mm)
Tandprofilförändring genom positiv förskjutning. Kuggtjockleken på kugghjulen ökar, och den yttre diametern (diametern på spetscirkeln) ökar också. Genom att anta en positiv förskjutning av kugghjulet kan uppkomsten av underskärning (Undercut) undvikas. Växelns förskjutning kan också uppnå andra syften, såsom att ändra mittavstånd, positiv förskjutning kan öka centrumavståndet, negativ förskjutning kan minska mittavståndet.
Oavsett om det är en växel med positiv deplacement eller en negativ deplacement växel, finns det en gräns för deplacementmängden.
3) Positiv förskjutning och negativ förskjutning
Det finns positiva och negativa förskjutningar. Även om tandhöjden är densamma är tandtjockleken annorlunda. Ett kugghjul med tjockare kuggar är ett kugghjul med positiv deplacement och ett kugghjul med tunnare kuggtjocklek är ett negativt deplacementdrev.
När mittavståndet för de två växlarna inte kan ändras, positiv förskjutning av pinjongdrevet (undvik underskärning), och negativ förskjutning av den stora växeln, så att mittavståndet blir detsamma. I detta fall är de absoluta värdena för förskjutningsbeloppen lika.
4) Ingrepp av deplacementdrevet
Standardväxlar är ingripande i ett tillstånd där indexcirklarna för varje växel är tangent. Ingreppet mellan de växlade växlarna, som visas i figuren, är tangentiellt i ingrepp på den ingripande delningscirkeln. Tryckvinkeln på den ingripande delningscirkeln kallas för ingreppsvinkeln. Ingreppsvinkeln skiljer sig från tryckvinkeln på indexcirkeln (indexcirkelns tryckvinkel). Ingreppsvinkeln är en viktig faktor vid utformning av ett deplacementdrev.
6) Kugghjulsförskjutningens roll
Det kan förhindra underskärningsfenomenet som orsakas av det lilla antalet tänder under bearbetningen; det önskade centrumavståndet kan erhållas genom förskjutning; när utväxlingen av ett par växlar är stor, kan kugghjulet som är benäget att slitas positivt förskjutas, Gör tänderna tjockare. Omvänt utförs en negativ förskjutning på det stora kugghjulet för att göra kuggtjockleken tunnare så att livslängden på de två kugghjulen blir lika.
7. Noggrannhet av växlar
Kugghjul är mekaniska element som överför kraft och rotation. Prestandakraven för växlar inkluderar huvudsakligen:
Större kraftöverföringskapacitet;
Använd minsta möjliga växlar;
lågt ljud;
korrekthet.
För att uppfylla de ovan nämnda kraven kommer förbättring av växlarnas noggrannhet att bli ett problem som måste lösas.
1) Klassificering av växelnoggrannhet
Noggrannheten hos växlar kan grovt delas in i tre kategorier:
a) Korrekthet av evolvent tandprofil - tandprofils noggrannhet
b) Tandlinjens korrekthet på tandytan - tandlinjens noggrannhet
c) Korrekt tand/gap position
Indexeringsnoggrannhet för kuggar – enkel stigningsnoggrannhet
Pitch-noggrannhet - Kumulativ Pitch-noggrannhet
Avvikelsen för kulans läge som kläms mellan de två kugghjulen i radiell riktning – noggrannhet i radiell utlopp
2) Tandprofilfel
3) Tandlinjefel
4) Pitch-fel
Stigningsvärdet mäts på en mätcirkel centrerad på kugghjulsaxeln.
Enkel tonhöjdsavvikelse (fpt) Skillnaden mellan den faktiska tonhöjden och den teoretiska tonhöjden.
Den kumulativa totala avvikelsen för tonhöjden (Fp) bestäms genom att mäta tonhöjdsavvikelsen för hela hjulet för att göra en utvärdering. Det totala amplitudvärdet för den kumulativa tonhöjdsavvikelsens kurva är den totala tonhöjdsavvikelsen.
5) Radiell utlopp (Fr)
Placera sonderna (sfäriska, cylindriska) efter varandra i tandslitsen och mät skillnaden mellan det maximala och minsta radiella avståndet från sonden till kugghjulsaxeln. Kugghjulsaxelns excentricitet är en del av det radiella utloppet.
6) Total radiell avvikelse (Fi")
Hittills är kuggprofilen, stigningen och kugglinjenoggrannheten som vi har beskrivit alla metoder för att utvärdera noggrannheten hos en enda växel. I motsats till detta finns det också en metod med ett tvåtands ytingreppstest för att utvärdera växelnoggrannheten efter ingrepp av en växel med en mätväxel. De vänstra och högra kuggytorna på det uppmätta kugghjulet är i kontakt med mätredskapet och roterar en hel cirkel. Förändringar i mittavstånd registreras. Figuren nedan visar testresultaten för en växel med 30 tänder. Det finns totalt 30 vågiga linjer för den radiella omfattande avvikelsen för en enda tand. Den totala radiella avvikelsen är ungefär summan av den radiella avvikelsen och den radiella omfattande avvikelsen för en enskild tand.
7) Korrelation mellan olika precisioner av växlar
Noggrannheten för varje del av växeln är relaterad. Generellt sett har den radiella runouten en stark korrelation med andra fel, och korrelationen mellan olika tonhöjdsfel är också mycket stark.
Har du några specifika frågor omMaskinbearbetningstjänster? Kontakta Yogie!Våra försäljningsingenjörer kommer att arbeta med dig från början till slut för att säkerställa att ditt projekt slutförs enligt dina krav.
Också,Yogieär en professionell tillverkare förGruvutrustning, CNC-verktygsmaskiner, ochMaskindelari över 20 år.
