齒輪技術站 AMX - 齒輪科普之基礎篇 (11) --- 昭源企業

2022-08-22

4. 齒輪的轉位

齒輪經由轉位可以提高強度、改變中心距離。
使用齒輪時會有希望改變中心距離或者對強度感到不放心的時候。在這裡,我們將向您介紹改變齒形及齒厚的轉位。

■ 漸開線齒形的特長

齒輪有標準齒輪和轉位齒輪兩種。
標準齒輪如圖4.1 所示,是擁有標準齒形的齒輪。
齒輪的轉位簡單的說就是製作與標準齒輪齒厚不同的齒輪。
增加或減少漸開線齒輪的齒厚,以達到改變齒輪強度或改變中心距離的目的。

■ 齒輪的齒數和齒形

齒條的齒形為直線,而漸開線齒輪的齒形為曲線。
漸開線齒形曲線隨齒數多少而不同。齒數越多,齒形曲線越趨近於直線。

隨齒數增加,齒根的齒形變厚,齒的強度增加。
由上圖可以看到,齒數為10的齒輪,其齒的齒根處部分漸開線齒形被挖去,發生下切(超切)現象。

但是如果對齒數z =10的齒輪採用正轉位,增大齒頂圓直徑、增加齒的齒厚的話,可以得到與齒數z=200的齒輪同等程度的齒輪強度。

 

■ 轉位齒輪

圖4.4 是齒數z = 10 的齒輪正轉位切齒示意圖。切齒時,刀具沿半徑方向的移動量xm(mm) 稱為徑向轉位量(簡稱轉位量)。
  xm = 轉位量(mm)
     x = 轉位係數
   m = 模數(mm)
經由圖4.5可以清楚的看到,透過轉位(轉位係數x=+ 0.5)齒形變化,齒的齒厚增加。外徑( 齒頂圓直徑) 也變大。
齒輪透過採取正轉位,可以避免下切(Undercut),超切的發生。
對齒輪實行轉位還可以達到其他的目的。

 

■ 改變中心距離

標準齒輪(無轉位)的標準中心距為基準圓直徑和的一半。
齒輪利用轉位可以改變中心距離。
正轉位 → 中心距離變大
負轉位 → 中心距離變小

■ 轉位齒輪的特長及注意事項

不論是正轉位或是負轉位, 都對轉位量有所限制。

● 正轉位齒輪
   • 彎曲強度提高:因為齒根的厚度增加,所以抗彎曲能力增強
   • 咬合率降低:因為中心距離變大,咬合壓力角也隨之增大
   • 有齒頂變尖的可能性:隨轉位量增大,齒頂的厚度逐漸變小。
      當超過一定界限後,齒頂會變尖。

● 負轉位齒輪
   • 彎曲強度降低:因為齒根的齒厚變薄,所以抗彎曲能力降低
   • 咬合率提高:因為中心距離變小,咬合壓力角也隨之減小
   • 有可能發生下切(超切) 現象:隨轉位量減少,齒根的齒厚逐漸變薄。
      當超過一定界限後,會發生下切(超切)。 

「本文章摘錄自小原齒車工業株式會社出版之齒輪ABC」