1. Hva er et tannhjul?
Tannhjul er mekaniske deler med tenner som griper inn i hverandre. Den er mye brukt i mekanisk overføring og hele det mekaniske feltet.
2. Gears historie
Allerede i 350 f.Kr. hadde den kjente antikke greske filosofen Aristoteles registrert tannhjul i litteraturen. Omkring 250 f.Kr. beskrev matematikeren Arkimedes også taljen ved hjelp av snekkeutstyret i litteraturen. Det er fortsatt tannhjul fra BC i ruinene av Ketsifin i dagens Irak.
bilde
Gears har en lang historie i vårt land. I følge historiske opptegnelser har tannhjul blitt brukt i det gamle Kina så langt tilbake som 400-200 f.Kr. Bronseutstyret som ble avdekket i Shanxi, mitt land, er det eldste utstyret som noen gang er oppdaget. Som en kompassbil som gjenspeiler prestasjonene til gammel vitenskap og teknologi, girmekanismen Kjernemekanismen. Under den italienske renessansen i andre halvdel av 1400-tallet gjorde den kjente allrounderen Leonardo da Vinci ikke bare uutslettelige prestasjoner innen kultur og kunst, men også i utstyrsteknologiens historie. Etter mer enn 500 år beholder den nåværende The gear fortsatt prototypen til skissen på den tiden.
bilde
bilde
Det var ikke før på slutten av 1600-tallet at folk begynte å studere formen på tannhjultenner som ville overføre bevegelse på riktig måte. På 1700-tallet, etter den europeiske industrielle revolusjonen, ble bruken av giroverføring mer og mer omfattende; først ble sykloide gir utviklet, og deretter ble evolvente gir utviklet. Frem til begynnelsen av 1900-tallet hadde evolvente tannhjul utnyttet applikasjonen. Senere ble forskyvningsgir, sirkelbuetannhjul, koniske tannhjul, spiralformede tannhjul og så videre utviklet.
Moderne girteknologi har nådd: girmodul 0.004-100 mm; girdiameter fra 1 mm til 150 meter; overføringseffekt opptil 100,000 kilowatt; hastighet opp til 100,000 rpm; maksimal periferihastighet opp til 300 m/s.
Internasjonalt utvikler kraftoverføringsgir seg i retning av miniatyrisering, høy hastighet og standardisering. Anvendelse av spesialgir, utvikling av planetgir og utvikling av gir med lavt vibrasjons- og lavt støynivå er noen av egenskapene til girdesign.
3. Gir er generelt delt inn i tre kategorier
Det finnes mange typer gir, og den vanligste klassifiseringsmetoden er i henhold til girakselen. Det er generelt delt inn i tre typer: parallell akse, kryssende akse og forskjøvet akse.
1) Parallelle akse tannhjul: inkludert cylindriske tannhjul, spiralformede tannhjul, innvendige tannhjul, tannstang og spiralformet tannhjul, etc.
2) Kryssende aksegir: det er rette koniske tannhjul, spiralfasede gir, null graders koniske tannhjul, etc.
3) Forskjøvede aksegir: det er skrueformede gir med forskjøvede akser, snekkegir, hypoidgir, etc.
bilde
Effektiviteten som er oppført i tabellen ovenfor er transmisjonseffektiviteten, eksklusive tap av lagre og omrøringssmøring. Sammenkoblingen av girpar med parallelle aksler og kryssende aksler er i utgangspunktet rullende, og den relative glidningen er veldig liten, så effektiviteten er høy. Kryssakse girpar som kryssakse spiralgir og snekkegir, fordi de roterer gjennom relativ glidning for å oppnå kraftoverføring, slik at påvirkningen av friksjon er veldig stor, og overføringseffektiviteten reduseres sammenlignet med andre gir. Virkningsgraden til giret er girets overføringseffektivitet under normale monteringsforhold. Hvis installasjonen er feil, spesielt når monteringsavstanden til vinkelgiret er feil, noe som resulterer i en feil i skjæringspunktet til den samme kjeglen, vil effektiviteten reduseres betydelig.
3.1 Tannhjul med parallelle akser
1) Spurgehjul
Tannlinjen og akselens senterlinje er parallelle med det sylindriske giret. Fordi det er enkelt å behandle, er det mest brukt i kraftoverføring.
bilde
2) Stativ
Et lineært tannstangdrev som går i inngrep med et sylindrisk tannhjul. Det kan betraktes som et spesielt tilfelle når stigningssirkeldiameteren til det sylindriske tannhjulet blir uendelig.
bilde
3) Innvendig utstyr
Et tannhjul med tenner behandlet på innsiden av en ring som griper inn i et sylindrisk tannhjul. Brukes hovedsakelig i applikasjoner som planetgirtransmisjoner og girkoblinger.
bilde
4) Helisk gir
Et sylindrisk tannhjul med en spiralformet tannlinje. De er mye brukt fordi de er sterkere enn cylindriske tannhjul og går jevnere. Aksialkraft genereres under overføring.
bilde
5) spiralformet stativ,
Et stanggir som griper inn i et spiralformet tannhjul. Det tilsvarer situasjonen når stigningsdiameteren til det spiralformede tannhjulet blir uendelig.
bilde
6) Fiskebeinsutstyr
Tannlinjen er en kombinasjon av venstrehendte og høyrehendte skruehjul. Det er en fordel at skyvekraft ikke genereres i aksial retning.
bilde
3.2 Kryssende akseltannhjul
1) Rett vinkelgir
Et konisk tannhjul hvis tannlinje faller sammen med generatriselinjen til pitch-kjeglelinjen. Blant vinkelgirene er de relativt enkle å produsere. Derfor kan den brukes i et bredt spekter av bruksområder som vinkelgir for overføring.
bilde
2) Spiral vinkelgir
Tannprofilen er buet, konisk tannhjul med skruevinkel. Selv om det er vanskeligere å produsere enn rette vinkelgir, er det også mye brukt som gir med høy styrke og lite støy.
bilde
3) Null graders vinkelgir
Buet vinkelgir med en helixvinkel på null grader. Fordi den har egenskapene til rette tenner og buede koniske tannhjul på samme tid, er belastningen på tannoverflaten den samme som for rette koniske tannhjul.
bilde
3.3 Tverraksegir
1) Sylindrisk ormepar
Et sylindrisk ormepar er en generell betegnelse for en sylindrisk orm og snekkegiret som er i inngrep med det. Den største funksjonen er at den går jevnt og kan oppnå et stort utvekslingsforhold med et enkelt par, men det har ulempen med lav effektivitet.
bilde
2) Tverrakse spiralgir
Navnet på det sylindriske snekkeparet når det drives mellom forskjøvede aksler. Kan brukes med spiralformede tannhjulspar eller spiralformede og cylindriske girpar. Selv om driften er stabil, er den kun egnet for bruk under lette belastningsforhold.
bilde
3.4 Andre spesialgir
1) Ansiktsutstyr
Et skiveformet tannhjul som kan gripe inn med spurde eller spiralformede tannhjul. Overføring mellom ortogonale aksler og forskjøvede aksler.
bilde
2) Trommeformet ormepar
Den generelle betegnelsen for trommelormen og snekkeutstyret griper inn i den. Selv om det er vanskeligere å produsere, kan det overføre store belastninger sammenlignet med sylindriske ormepar.
bilde
3) Hypoid gir
Koniske tannhjul som driver mellom forskjøvede aksler. De store og små tannhjulene behandles eksentrisk, lik spiralgirene, og inngrepsprinsippet er svært komplisert.
bilde
4. Grunnleggende terminologi og størrelsesberegning av gir
Gears har mange termer og uttrykk som er unike for gir. For å la alle få vite mer om gir, her er noen vanlige grunnleggende termer for gir.
1) Navnet på hver del av utstyret
bilde
2) Betegnelsen for størrelsen på en tannhjultann er modulen
m1, m3, m8... kalles modul 1, modul 3, modul 8. Modulen er et vanlig navn over hele verden. Symbolet m (modul) og tallet (mm) brukes for å indikere størrelsen på tannhjulstennene. Jo større antall, desto større tannhjul.
I land som bruker keiserlige enheter (som USA), brukes i tillegg symboler (diameterstigning) og tall (antall tenner på et tannhjul med en stigningssirkeldiameter på 1 tomme) for å indikere størrelsen på tennene . For eksempel: DP24, DP8 osv. Det finnes også spesielle kallemetoder som bruker symboler (perioder) og tall (millimeter) for å indikere størrelsen på tannhjulstennene, slik som CP5 og CP10.
Tannstigningen (p) kan oppnås ved å multiplisere modulen med pi, og tannstigningen er lengden mellom to tilstøtende tenner.
Uttrykt med formelen er:
p=pi x modul=πm
Tannstørrelsessammenligning av forskjellige moduler:
bilde
3) Trykkvinkel
Trykkvinkelen er en parameter som bestemmer tannformen på tannhjulet. Det vil si helningen til tannoverflaten til tannhjuletann. Trykkvinkelen ( ) er vanligvis 20 grader. Tidligere var gir med en trykkvinkel på 14,5 grader vanlig.
bilde
Trykkvinkelen er vinkelen som dannes mellom radiuslinjen og tangentlinjen til tannprofilen ved et punkt på tannoverflaten (vanligvis referert til som en node). Som vist på figuren er trykkvinkelen. Siden '= , ' er også trykkvinkelen.
bilde
bilde
Når inngrepstilstanden til tann A og tann B er sett fra noden:
Tann A skyver punkt B på noden. På dette tidspunktet virker drivkraften på den vanlige normalen til A-tann og B-tann. Det vil si at den vanlige normalen er retningen til kraften og retningen til trykket, og er trykkvinkelen.
Modulen (m), trykkvinkelen ( ) og antall tenner (z) er de tre grunnleggende parametrene til giret, og dimensjonene til hver del av giret beregnes basert på disse parameterne.
4) Tannhøyde og tanntykkelse
Høyden på girtannen bestemmes av modulen (m).
bilde
Total tannhøyde h=2.25m (= tannrothøyde pluss topphøyde på tann)
Tilleggshøyde (ha) er høyden fra tillegget til indekslinjen. ha=1m.
Dedendumhøyden (hf) er høyden fra dedendum til indekslinjen. hf=1.25m.
Referansen for tanntykkelse(r) er halve stigningen. s=πm/2.
5) Diameteren på giret
Parameteren som bestemmer størrelsen på giret er stigningssirkeldiameteren (d) til tannhjulet. Basert på stigningssirkelen kan tannstigningen, tanntykkelsen, tannhøyden, tilleggshøyden og dedendumhøyden bestemmes.
Delingssirkeldiameter d=zm
Tillegg sirkeldiameter da=d pluss 2m
Rotsirkel diameter df=d-2.5m
Indekssirkelen kan ikke sees direkte i det faktiske giret, fordi indekssirkelen er en antatt sirkel for å bestemme størrelsen på giret.
bilde
6) Senteravstand og tilbakeslag
Når stigningssirklene til et tannhjulspar griper inn tangentielt, er senteravstanden halvparten av summen av diametrene til de to stigningssirklene.
Sentrumsavstand a=(d1 pluss d2)/2
bilde
Ved sammenkobling av gir er tilbakeslag en viktig faktor for å oppnå en jevn inngrepseffekt. Tilbakeslag er gapet mellom tannoverflatene på et tannhjul når de går i inngrep.
Det er også klaring i tannhøyderetningen til giret. Dette gapet kalles headspace (clearance). Hodeklaring (c) er differansen mellom tannrothøyden på tannhjulet og tanntopphøyden på parringsutstyret.
Headspace c=1.25m-1m=0.25m
bilde
7) Helical gear
Heliske tannhjul er spiralformede tannhjul oppnådd ved å vri tennene på cylindriske tannhjul spiralformet. De fleste av de cylindriske girgeometriristene kan brukes på spiralformede tannhjul. Det er to typer spiralformede tannhjul i henhold til deres basisplan:
End face (shaft right angle) datum (end face modulus/pressure angle>
Normal face (tooth right angle) datum (normal modulus/pressure angle>
Forholdet mellom endeflatemodulen mt og normalmodulen mn mt=mn/cos
bilde
8) Spiralretning og koordinering
For spiralformede tannhjul, spiralfasede tannhjul, etc., er tannhjulstennene spiralformede, og spiralretningen og passformen er sikker. Den spiralformede retningen betyr at når den sentrale aksen til tannhjulet peker opp og ned, sett forfra, er retningen til tannhjultennene som peker opp til høyre [høyrehendt], og øvre venstre er [venstre- overlevert]. Koordineringen av ulike gir er vist nedenfor.
bilde
bilde
5. Den mest brukte tannformen er den involutte tannformen
Hvis tannstigningen er delt inn i like deler på den ytre omkretsen av friksjonshjulet, og fremspringene er installert og deretter gripet inn i hverandre og rotert, vil følgende problemer oppstå:
Tangentpunktet til tannhjulstennene gir glidning
Bevegelseshastigheten til tangentpunktet er rask og langsom
Vibrasjon og støy
bilde
Girtennene må være stille og jevne når du kjører, og dermed ble den involutte kurven født.
1) Hva er en involutt
Vikle en tråd med en blyant knyttet i den ene enden rundt den ytre omkretsen av sylinderen, og løsne deretter tråden gradvis mens tråden er stram. På dette tidspunktet er kurven tegnet av blyanten den involutte kurven. Den ytre omkretsen av sylinderen kalles grunnsirkelen.
bilde
2) Eksempel på 8-tann involute gear
Etter å ha delt sylinderen i 8 like deler, bind 8 blyanter og tegn 8 uvoldige kurver. Vikle deretter ledningen i motsatt retning, og tegn 8 kurver på samme måte. Dette er et tannhjul med en involutt kurve som tannform og 8 tenner.
bilde
3) Fordeler med evolvente gir
Selv om det er noe feil i senteravstanden, kan den maskes riktig;
Det er lettere å få riktig tannform, og det er lettere å behandle;
På grunn av det rullende inngrepet på kurven, kan den roterende bevegelsen overføres jevnt;
Så lenge tennene har samme størrelse, kan ett verktøy behandle tannhjul med ulikt antall tenner;
Tannroten er tykk og sterk.
4) Grunnsirkel og indekssirkel
Grunnsirkelen er grunnsirkelen som den evolvente tannprofilen er dannet av. Stigningssirkelen er referansesirkelen for å bestemme størrelsen på giret. Grunnsirkel og indekssirkel er viktige geometriske dimensjoner av tannhjul. En evolvent profil er en kurve dannet på utsiden av en grunnsirkel. Trykkvinkelen er null grader på grunnsirkelen.
5) Sammenkobling av evolvente tannhjul
Stigningssirklene til to standard evolvente tannhjul griper tangentielt i en standard senteravstand.
Når de to hjulene går i inngrep, ser det ut som om to friksjonshjul (friksjonshjul) med diameter d1 og d2 kjører. I virkeligheten avhenger imidlertid inngrepet av evolvente tannhjul av grunnsirkelen i stedet for stigningssirkelen.
bilde
Kontaktpunktene til de to tannhjulstennene beveger seg på inngrepslinjen i rekkefølgen P1-P2-P3. Legg merke til de gule tennene i drivgiret. I en periode etter at denne tannen begynner å gripe inn, er tannhjulet to tenner i inngrep (P1, P3). Nettingen fortsetter, og når inngrepspunktet beveger seg til punktet P2 på stigningssirkelen, er det bare en inngrepstann igjen. Nettingen fortsetter, og når inngrepspunktet beveger seg til punktet P3, begynner neste tannhjulstann å gripe inn i punktet P1, og inngrepstilstanden til to tenner dannes igjen. Akkurat som dette veksler to-tannsnettet til giret med enkelttannsnettet for gjentatte ganger å overføre rotasjonsbevegelse.
Den vanlige tangentlinjen AB til grunnsirkelen kalles inngrepslinjen. Samlingspunktene til tannhjulene er alle på denne inngrepslinjen.
bilde
Det er representert av et visuelt diagram, som om beltet er krysset på den ytre omkretsen av de to basissirklene for å overføre kraft ved roterende bevegelse.
bilde
6. Girforskyvning er delt inn i positiv forskyvning og negativ forskyvning
Tannprofilene til tannhjulene vi vanligvis bruker er vanligvis standard evolvente. Det er imidlertid noen situasjoner hvor det er nødvendig å skifte tannhjul, som å justere senteravstanden og forhindre underskjæring av tannhjulet.
1) Antall og form på tannhjul
Den evolvente tannprofilen varierer med antall tenner. Jo flere tenner det er, desto rettere vil tannprofilkurven være. Etter hvert som antall tenner øker, blir profilen til tannroten tykkere og tannstyrken øker.
bilde
Det kan ses av figuren ovenfor at for et tannhjul med 10 tenner er en del av den evolvente tannprofilen ved tannroten gravd ut, noe som resulterer i underskjæring. Imidlertid, hvis positiv forskyvning påføres et tannhjul med antall tenner z=10, økes diameteren på tilleggssirkelen, og tanntykkelsen på tennene økes, girstyrken til tannhjulet med antallet på 200 tenner kan oppnås på samme nivå.
2) Skift gir
Figuren nedenfor er et skjematisk diagram av et tannhjul med positiv forskyvning og tannnummer z=10. Ved skjæring av tenner kalles bevegelsen xm (mm) av verktøyet langs den radielle retningen radiell forskyvning (referert til som forskyvning).
xm=forskyvning (mm)
x=variasjonskoeffisient
m=modul (mm)
bilde
Tannprofilendring gjennom positiv avbøyning. Tanntykkelsen på tannhjulet øker, og den ytre diameteren (addendum sirkeldiameter) blir også større. Ved å ta i bruk positiv forskyvning av giret kan forekomsten av underskjæring (Undercut) unngås. Forskyvningen av giret kan også oppnå andre formål, for eksempel å endre senteravstand, positiv forskyvning kan øke senteravstanden, negativ forskyvning kan redusere senteravstanden.
Enten det er en positiv forskyvning eller en negativ forskyvning gir, er det en grense for mengden forskyvning.
3) Positiv og negativ forskyvning
Det er positive og negative skift. Selv om tannhøyden er den samme, er tanntykkelsen forskjellig. Tannhjul med tykkere tenner er gir med positiv forskyvning, og gir med tynnere tenner er gir med negativ forskyvning.
bilde
Når senteravstanden til to gir ikke kan endres, skift drevet positivt (for å unngå underskjæring) og skift det store giret negativt slik at senteravstandene er de samme. I dette tilfellet er de absolutte verdiene av forskyvningene like.
bilde
4) Innkobling av forskyvningsgir
Standardgirene griper inn når stigningssirklene til de enkelte tannhjulene tangerer hverandre. Inngrepet mellom de skiftede girene, som vist på figuren, er tangentiell inngrep på den inngripende stigningssirkelen. Trykkvinkelen på den inngripende stigningssirkelen kalles inngrepsvinkelen. Inngrepsvinkelen er forskjellig fra trykkvinkelen på stigningssirkelen (stigningssirkeltrykkvinkel). Inngrepsvinkel er et viktig element ved utforming av gir med variabel forskyvning.
bilde
6) Rollen til girforskyvning
Det kan forhindre underskjæringsfenomenet forårsaket av det lille antallet tenner under behandlingen; ønsket senteravstand kan oppnås gjennom forskyvning; i tilfelle av et par tannhjul med et stort utvekslingsforhold, positiv forskyvning av pinjongen som er utsatt for slitasje, Gjør tennene tykkere. Tvert imot utføres negativ forskyvning på det store tannhjulet for å gjøre tanntykkelsen tynnere slik at levetiden til de to girene blir tett.
7. Girpresisjon
Gir er mekaniske elementer som overfører kraft og rotasjon. Ytelseskravene for gir inkluderer hovedsakelig:
større kraftoverføringsevne
Bruk så lite utstyr som mulig
lav lyd
riktighet
For å oppfylle de ovennevnte kravene, vil forbedring av presisjonen på gir bli et problem som må løses.
1) Klassifisering av girnøyaktighet
Nøyaktigheten til gir kan grovt deles inn i tre kategorier:
a) Korrekthet av involutt tannprofil - tannprofilnøyaktighet
b) Nøyaktigheten til tannlinjen på tannoverflaten - nøyaktigheten til tannlinjen
c) Korrekthet av tenner/cogging posisjoner
Indekseringsnøyaktighet for tannhjul - nøyaktighet med enkelt pitch
Nøyaktighet av tonehøyde - akkumulativ tonehøyde nøyaktighet
Avviket i posisjonen til målekulen klemt mellom de to girene i radiell retning - radiell utløpsnøyaktighet
bilde
2) Tannprofilfeil
bilde
3) tannlinjefeil
bilde
4) Tannstigningsfeil
bilde
Tannstigningsverdien måles på målesirkelen sentrert på girakselen.
Enkelt tonehøydeavvik (fpt) er forskjellen mellom den faktiske tonehøyden og den teoretiske tonehøyden.
Det akkumulerte totale stigningsavviket (Fp) brukes til å måle stigningsavviket til alle girene for evaluering. Den totale amplitudeverdien til den kumulative avvikskurven for tannstigningen er det totale tannstigningsavviket.
5) Radial runout (fr)
Sondene (sfæriske, sylindriske) plasseres suksessivt i tannsporene, og forskjellen mellom maksimale og minimale radielle avstander fra sonden til giraksen bestemmes. Eksentrisiteten til girakselen er en del av det radielle utløpet.
bilde
6) Radialt omfattende totalt avvik (Fi")
Så langt er tannformen, tannstigningen, tannlinjenøyaktigheten, etc. vi har beskrevet, alle metoder for å evaluere nøyaktigheten til et enkelt gir. Forskjellig fra dette er det også en metode for dobbelttanns overflateinngrepstest der giret er i inngrep med måleutstyret og girnøyaktigheten blir evaluert. Venstre og høyre tannoverflater på det målte giret er i kontakt med måleutstyret og roterer en hel sirkel. Endringer i senteravstand registreres. Figuren under viser testresultatene for et gir med 30 tenner. Det er 30 bølgete linjer med entann radialt omfattende avvik. Den totale radiale omfattende avviksverdien er omtrentlig summen av det radielle utløpsavviket og det radielle omfattende avviket for enkelttann.
bilde
7) Korrelasjonen mellom ulike presisjoner av gir
Nøyaktigheten til hver del av utstyret er relatert. Generelt sett er korrelasjonen mellom radial runout og andre feil sterk, og korrelasjonen mellom ulike tannstigningsfeil er også sterk.
bilde
8) Forutsetninger for høypresisjonsgir
bilde
8. Formel for girberegning
bilde
Beregning av standard cylindriske tannhjul (drev ①, stort tannhjul ②)
bilde
Beregningsformel for skiftede cylindriske gir (lite gir ①, stort gir ②)
bilde
Beregningsformel for standard spiralformede tenner (rettvinklet tannmetode) (lite gir ①, stort gir ②)
bilde
Beregningsformel for forskjøvede spiraltenner (rettvinklet tannmetode) (lite gir ①, stort gir ②)
