Asas Reka Bentuk Gear: Jenis dan Pemilihan Modul
Panduan asas reka bentuk gear merangkumi klasifikasi gear taji, heliks, serong, cacing dan planet serta prinsip pemilihan modul m = d/z dan sudut tekanan.
1. Klasifikasi & Pemilihan Gear#
| Jenis | Ciri-ciri | Aplikasi Lazim |
|---|---|---|
| Gear Taji | Struktur ringkas, tiada tujahan paksi, ekonomi | Pemacu berkelajuan rendah, kotak gear alat mesin |
| Gear Heliks | Jalinan lancar, kapasiti beban tinggi, terdapat tujahan paksi | Berkelajuan tinggi tugas berat, transmisi automotif |
| Gear Serong | Penghantaran kuasa antara aci bersilang, pemesinan kompleks | Diferensial, mekanisme stereng |
| Gear Cacing | Nisbah pengurangan tinggi, mengunci sendiri, kecekapan rendah | Mekanisme pengangkatan, peranti pengindeksan |
| Gear Planet | Padat, ketumpatan kuasa tinggi, struktur kompleks | Kotak gear turbin angin, sendi robot |
2. Prinsip Pemilihan Modul#
Modul m = d/z (diameter pic / bilangan gigi) — parameter gear yang paling asas:
- Kekuatan lentur menentukan: Modul lebih besar = akar gigi lebih tebal = kekuatan lentur lebih tinggi
- Prinsip modul minimum: Pilih modul terkecil yang memenuhi keperluan kekuatan — kos lebih rendah, kurang getaran
- Siri modul piawai (GB/T 1357): 0.5, 0.6, 0.8, 1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10…
- Gigi koprima yang disyorkan: Elakkan haus berkala; pinion biasanya 17-25 gigi (≥17 untuk mengelakkan pemotongan bawah)
3. Sudut Tekanan#
- Piawai 20°: Paling biasa, seimbang antara kekuatan akar dan nisbah gelongsor
- 14.5°: Piawai lama, jalinan lebih lancar tetapi akar lebih lemah
- 25°: Gear tugas berat, kekuatan akar lebih tinggi tetapi nisbah gelongsor meningkat
4. Anjakan Profil#
- Anjakan positif (x>0): Menambah ketebalan gigi, meningkatkan kekuatan lentur, mengelakkan pemotongan bawah
- Anjakan negatif (x<0): Mengurangkan ketebalan gigi, melaraskan jarak pusat
- Anjakan sama: x1+x2=0, jarak pusat tidak berubah
- Anjakan sudut: x1+x2≠0, jarak pusat berubah
5. Pandangan Praktikal#
Wawasan 1: Pinion sentiasa komponen lemah#
Dalam mana-mana pasangan gear, pinion mempunyai gigi lebih sedikit, kitaran tegasan lentur lebih banyak, dan risiko kegagalan lebih tinggi.
Cadangan:
- Pinion hendaklah mempunyai kekerasan sedikit lebih tinggi (30-50 HB melebihi gear)
- Gunakan anjakan positif pada pinion, anjakan sifar atau negatif pada gear
- Pinion: 20CrMnTi dikarburkan; Gear: 40Cr dikeraskan & dibaja
Wawasan 2: Perangkap pemilihan modul#
Pelanggan sering menuntut “modul lebih besar = lebih kuat,” tetapi modul yang terlalu besar membawa:
- Ketinggian gigi meningkat → nisbah gelongsor lebih tinggi → haus lebih cepat
- Nisbah sentuhan berkurang → kehalusan jalinan lebih rendah
- Kos bahan lebih tinggi
Strategi betul: Dengan kekuatan lentur yang boleh diterima, utamakan modul lebih kecil + lebar muka yang lebih besar secara sesuai.
Rujukan Pantas — Cadangan Bahan & Modul (Grade 7, beban sederhana)#
| Julat Kuasa | Pinion | Gear | Rawatan Haba | Modul Disyorkan |
|---|---|---|---|---|
| ≤5 kW | 45# Q&T | 45# Q&T | Pengerasan aruhan gigi | 2-3 |
| 5-30 kW | 40Cr Q&T | 45# Q&T | Nitridaan pinion | 3-5 |
| 30-100 kW | 20CrMnTi | 40Cr Q&T | Pengkarburan | 4-8 |
| ≥100 kW | 20CrNi2Mo | 35CrMo | Pengkarburan | 6-12 |
Geyontech — Pembuatan Gear Ketepatan & Sistem Transmisi
Lampiran: Gear Dalaman berbanding Gear Luaran (tiada dalam versi bahasa Inggeris)#
Wawasan 3: Gear Dalaman berbanding Gear Luaran#
Jalinan gear dalaman (biasanya digunakan dalam pembawa planet) mempunyai jejari kelengkungan lebih besar dan tegasan sentuhan lebih rendah, tetapi lebih sukar dimesin (pembentukan/pembrocahan), dan bilangan gigi dihadkan oleh interferens (z_inner - z_outer ≥ 8-10).
“Semasa mereka bentuk gear, jangan hanya melihat kekuatan komponen individu — pertimbangkan keseimbangan hayat berpasangan. Gear yang tidak pernah gagal berpasangan dengan pinion yang gagal dalam tiga bulan menjadikan keseluruhan sistem transmisi tidak memenuhi syarat.”