它够结实吗?

选择塑料作为齿轮应用的材料。

0
2511

当你走过一片野花的田野时,你可能会在植物丛中发现一根羽毛。羽毛轻巧、轻盈、精致。在花卉景观下,你可能会发现一块石头。它很重,很坚固。根据这些快速的观察,人们可能会决定,石头优于羽毛。同样的思维过程每天都在发生,当设计师考虑金属与塑料作为传动装置的材料时。

这种分析的根本缺陷是在忽略密度的情况下比较可观察特征。用于齿轮传动的塑料比钢的重量轻。它们通常是自润滑的,并且由于它们吸收振动的能力,它们更安静。然而,一磅羽毛和一磅石头一样重。塑料齿轮也是如此。以以下为例:

作用力=1200 N

齿数=50

材料=碳钢

模块= TBD

为了正确调整该齿轮的尺寸,我们需要确定能够抵抗施加扭矩的模块。如果我们假设每个模块的面宽为10mm,我们得到的数据如表1所示。

对于本例,我们将选择模块1.5。

然而,如果材料是尼龙,那么这些相同齿轮的最大允许扭矩将更小。减少值的系数等于每种材料的密度比例。碳钢的密度为7.81 g/cm3.而未填充尼龙的密度为1.15g/cm3.. 因此,碳钢齿轮的密度是相同模块尼龙齿轮的6.79倍。

为了适当大小相同的齿轮,但由尼龙,我们将不得不计算哪个模块将抵抗施加的扭矩。由于施加的力不变,计算结果如表2所示。

在这种情况下,正确的选择是模块5。

那么,为什么我们可以在模块1.5中设计一个钢制齿轮,但我们需要模块5中的尼龙齿轮呢?让我们考虑牙齿的几何形状,材料和施加的负荷。

对于给定的示例,施加的荷载为1200N。材料的选择不会更改此值。模块的变化将改变负载作用的表面积。对于模块1,齿面高度为2.25mm,宽度为10mm。这使得表面积为0.225cm2.. 对于模块1.5,齿面高3.375mm,宽15mm。其表面积为0.5062cm2.. 模块3的齿面高度为6.75mm,宽度为30mm。这使得表面积为2.025cm2..模块5的齿面高11.25mm,宽50mm。这使其表面积为6.25厘米2.. 表面积的这种变化不受材料选择的影响。材料选择发生变化时,唯一的变化是密度。

因此,这并不是说尼龙齿轮无法承受负载或与碳钢齿轮具有相同的寿命。唯一的区别是,为了考虑密度差异,必须增大齿的尺寸。

如果让我在一磅羽毛和一磅石头之间选择,我更喜欢一磅香草冰淇淋。 

关于作者 Brian Dengel是总部位于纽约Mineola的KHK-USA的总经理。在线访问www.khkgears.us。

共有
前一篇文章 油淬火剂-了解化学(第三部分)
下一篇文章 优化设备性能
是Kohara Gear Industry子公司KHK USA Inc.的总经理,在工业自动化行业有24年的工作历史爱游戏中心官网。他擅长协助工程师选择用于工业设备和自动化的电力传输部件。Dengel是PTDA的成员,并被纽约州指定为实习工程师。他毕业于霍夫斯特拉大学,获得结构工程理学学士学位。