我有一个关于你的齿轮的问题!

提供好的信息并不总是容易的——尤其是当答案是基于奇怪的问题和对杠杆的误解时。

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T数千年来,使用轮子改变运动方向的概念一直是人类经验的一部分。简单设计的绳子和滑轮来拉动物体是这个概念最基本的形式。滑轮上增加了齿,形成了第一个齿轮。这种简单的齿轮比简单的滑轮能承受更多的载荷,从而诞生了工业自动化产业。

正如我在上一篇专栏文章中提到的,传动装置的话题通常是在机械设计课上讨论的,在工科学生四年教育的一个学期中。因此,缺乏关于齿轮传动的知识导致了许多问题,其中一些是误解,另一些只是简单的奇怪。

问题:我从你们的产品目录中选择的这个齿轮能以30000转/分的转速运转吗?

答复:你对运营的定义是什么?如果问题是:这个齿轮能以30000转/分的转速旋转吗?那么,答案是肯定的,它可以。转速的唯一限制是装配齿轮的轴是否以30000 RPM的转速旋转。如果轴以给定的速度旋转,那么它所连接的齿轮将以相同的速度旋转。

但是,如果问题是:在我的特定负载条件下,该档位能否以30000 RPM的转速旋转?那么,答案就不那么明显了。首先,您需要建议这些预期的操作条件是什么。其次,您需要建议传动装置的预期寿命。

如果您计划在高速下操作齿轮,您需要问自己的问题包括:如何润滑在此速度下操作的齿轮组?我可以保持轴对齐以允许此速度吗?我的轴承会在这些速度下工作吗?在我的速度下,这个档位的最大允许扭矩是多少?

问题:你能给我引用一下这个装备吗?

答复:真正的问题是:“我能制造我设计的齿轮吗?”如果齿轮是用标准尺寸设计的,那么答案应该是,是的,它可以。然而,如果齿轮是为特定的应用而设计的,而没有考虑标准的加工实践,那么答案很可能是否定的。

齿轮生产使用标准节距尺寸。在直径节齿轮的尺寸详细为DP,公制齿轮的尺寸详细为模块。DP齿轮传动考虑在一个单位圆的齿的数量。因此,16DP齿轮与16个齿将有一英寸节径。类似地,一个24DP齿轮48个齿将有2英寸的节径。你当然可以设计一个齿轮有19的牙齿和一个小不点节圆直径,但由于工具不是现成的减少齿轮的牙齿,你会看到一些价值上千美元的工具费用连同长达12 - 16周交货时间生产这种工具。

另一个要考虑的设计问题是齿轮的面宽。对于每个模块,都有一个推荐的面宽。面宽的标准尺寸等于10毫米乘以模块。因此,模块1.5齿轮的面宽度应为15毫米。这个尺寸给齿轮一个合理的表面面积在齿面传递应用的负载。你当然可以设计一个模块5齿轮与5毫米的面宽,但齿轮不会是实际的,因为最大允许扭矩将是极小的。此外,具有30个齿和5毫米面宽的模块5齿轮将不再作为齿轮运行。这个齿轮的形状会弯曲和扭曲,产生的物体会像一个波浪洗涤器。

问题:你能打开孔并给这个齿轮增加一些额外的加工吗?

答复:这完全取决于你需要的孔的大小和额外的加工需要什么。大多数齿轮是用轮毂制造的。如果内径要扩大,在内径和轮毂外径之间是否有足够的材料剩余?如果要加一个键槽,键槽的角和轮毂的外径之间是否有足够的材料剩余。对于这两种考虑,建议的最小厚度等于齿轮的齿高。例如,如果齿轮是模块2,那么轮毂外径和内径之间的最小壁厚为4.5毫米。

额外加工可能涉及拆卸轮毂。如果材料未经热处理,则可以拆下轮毂。如果材料硬化,则需要通过线切割加工。

额外加工可能涉及在轮毂上添加螺纹孔。如果与孔尺寸相比,丝锥尺寸合理,则这是可能的。如果要求将M8螺纹敲入6毫米的孔中,我们将礼貌地拒绝这一要求。如果要求在齿轮表面上放置一个10毫米的通孔,只要注意孔的位置,就有可能。如果孔不干扰轮毂,则不应成为问题。但是,如果孔的位置过于靠近齿根,则不可接受。孔或螺纹孔相对于齿根的建议最小距离为齿高的2.5倍。如果是模块3档位,则为16.875毫米。

问题:我需要一个齿轮,可以处理250马力,直径小于2英寸。你推荐什么?

答复:在我们等待Unobtanium的开发之际,Unobtanium是一种极轻的合金,其硬度大于天然金刚石,摩擦系数小于0.001,在所有环境中尺寸稳定,既不腐蚀也不生锈,易于加工,原材料成本低于每磅0.01美元,我们建议您认识到,当直径受到限制时,增加扭矩容量的唯一方法是增加面宽度。对于面宽度的每一次增加,齿轮的强度成比例地增加,因此,面宽度增加10%,将导致齿轮强度增加10%。

在为其应用开发最佳齿轮系统时,齿轮设计师必须考虑许多因素,但最终,可制造性将是最终也是最重要的因素。仅仅因为可以在CAD中绘制齿轮设计,并不意味着它可以在现实世界中制造。 

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他是KHK USA Inc的总经理,该公司是Kohara Gear Industry的子公司,在工业自动化行业有24爱游戏中心官网年的工作历史。他擅长协助工程师选择用于工业设备和自动化的动力传输元件。邓格尔是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,获得结构工程学士学位。