Modul Gear: Pemilihan, Sudut Tekanan dan Anjakan Profil
Modul m = d/z ialah parameter asas gear. Halaman ini merangkumi klasifikasi gear dan pemilihan modul seperti gear lurus, heliks, serong, cacing dan planet.
Nota Pembelajaran Harian — Asas Reka Bentuk Gear: Jenis dan Pemilihan Modul
Tarikh: 2026-07-04 | Topik: Asas Reka Bentuk Gear | Pusingan: 1/?
1. Perkara Teknikal Utama#
1. Klasifikasi Gear dan Pemilihan Aplikasi#
| Jenis | Ciri | Aplikasi Tipikal |
|---|---|---|
| Gigi lurus gear silinder | Struktur ringkas, tiada daya paksi, pembuatan ekonomik | Pemacu berkelajuan rendah, kotak gear mesin perkakas |
| Gear silinder gigi heliks | Penglibatan licin, kapasiti beban besar, mempunyai daya paksi | Berkelajuan tinggi beban berat, kotak gear automotif |
| Gear serong | Menghantar kuasa antara paksi bersilang, pemesinan kompleks | Diferensial, mekanisme stereng |
| Gear cacing dan skru cacing | Nisbah pengurangan besar, ciri penguncian sendiri, kecekapan rendah | Mekanisme angkat, peranti pengindeksan |
| Gear planet | Padat dengan ketumpatan kuasa tinggi, struktur kompleks | Kotak peningkat kelajuan turbin angin, sendi robot |
2. Prinsip Pemilihan Modul (Module)#
Modul m = d/z (diameter bulatan pic / bilangan gigi) ialah parameter teras gear:
- Ditentukan oleh kekuatan lentur: Semakin besar modul, semakin tebal akar gigi, semakin tinggi kekuatan lentur
- Prinsip modul minimum: Dengan syarat kekuatan dipenuhi, pilih modul sekecil mungkin untuk mengurangkan kos dan 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…
- Keutamaan padanan gigi: Bilangan gigi koprima (elakkan haus berkala), biasanya gear kecil 17-25 gigi (≥17 untuk mengelakkan undercut)
3. Sudut Tekanan (Pressure Angle)#
- Piawai 20°: Paling biasa digunakan, mengimbangi kekuatan akar gigi dan kadar gelongsor
- 14.5°: Piawai lama, penglibatan lebih lembut tetapi akar gigi lemah
- 25°: Gear beban berat, kekuatan akar gigi lebih tinggi, tetapi kadar gelongsor meningkat
4. Gear dengan Anjakan Profil (Profile Shift)#
- Anjakan positif (x>0): Menambah ketebalan gigi, meningkatkan kekuatan lentur, mengelakkan undercut
- Anjakan negatif (x<0): Mengurangkan ketebalan gigi, melaraskan jarak pusat
- Anjakan jarak sama: x1 + x2 = 0, jarak pusat tidak berubah
- Anjakan sudut: x1 + x2 ≠ 0, jarak pusat berubah
2. Pengalaman Praktikal#
Pengajaran 1: Gear kecil sentiasa bahagian yang lemah#
Dalam pasangan gear yang sama, gear kecil mempunyai bilangan gigi yang lebih sedikit dan kitaran tegasan lentur akar gigi yang lebih banyak, risiko kegagalan lebih tinggi. Cadangan praktikal:
- Pilih kekerasan yang sedikit lebih tinggi untuk gear kecil (30-50 HB lebih tinggi daripada gear besar)
- Pampasan anjakan positif untuk gear kecil, anjakan negatif atau sifar untuk gear besar
- Dari segi pemilihan bahan, gear kecil boleh menggunakan 20CrMnTi dengan pengkarbonan dan pengerasan, gear besar menggunakan 40Cr dengan pengerasan dan penemperan
Pengajaran 2: Perangkap Pemilihan Modul#
Pelanggan sering meminta “semakin besar modul, semakin kuat”, tetapi modul yang terlalu besar membawa:
- Ketinggian gigi meningkat → kadar gelongsor meningkat → haus menjadi lebih cepat
- Nisbah sentuhan menurun → kelancaran pemacu menurun
- Kos blank meningkat Strategi betul: Dengan syarat kekuatan lentur OK, utamakan modul kecil + lebar gigi yang sesuai.
Pengajaran 3: Gear dalam vs Gear luar#
Penglibatan gear dalam (biasa digunakan untuk pembawa planet) mempunyai jejari kelengkungan yang lebih besar, tegasan sentuhan yang lebih kecil, tetapi pemesinan lebih sukar (pemotongan gear bentuk / broaching), bilangan gigi dihadkan oleh gangguan (z_inner - z_outer ≥ 8-10).
3. Rujukan Jadual Pantas#
Skim padanan gigi bahan biasa (ketepatan gred 7, beban sederhana dan kelajuan sederhana):
| Julat kuasa | Gear kecil | Gear besar | Rawatan haba | Modul disyorkan |
|---|---|---|---|---|
| ≤5 kW | 45# pengerasan dan penemperan | 45# pengerasan dan penemperan | Pengerasan aruhan frekuensi tinggi permukaan gigi | 2-3 |
| 5-30 kW | 40Cr pengerasan dan penemperan | 45# pengerasan dan penemperan | Pengnitridaan gear kecil | 3-5 |
| 30-100 kW | 20CrMnTi | 40Cr pengerasan dan penemperan | Pengkarbonan dan pengerasan | 4-8 |
| ≥100 kW | 20CrNi2Mo | 35CrMo | Pengkarbonan dan pengerasan | 6-12 |
4. Renungan Hari Ini#
“Semasa mereka bentuk gear, jangan hanya melihat kekuatan komponen tunggal, pertimbangkan keseimbangan hayat pasangan. Gear besar yang tidak pernah rosak dipasangkan dengan gear kecil yang rosak dalam tiga bulan, keseluruhan sistem pemacu menjadi tidak memenuhi piawaian.” Pratonton esok: Bahan Gear dan Rawatan Haba — Bagaimana Memilih Kedalaman Lapisan Pengkarbonan Secara Saintifik? Geyon Transmission · Sistem Gear dan Pemacu Ketepatan · Pengumpulan Teknologi