Panduan Kejuruteraan PinyiGear — Rujukan untuk Pengiraan Kekuatan Gear

Rujukan untuk Pengiraan Kekuatan Gear

Nombor dokumen: GE-EN-001 | Versi: V1.0 | Kemas kini terakhir: 2024-06

1. Skop dan Piawaian yang Mengawal

Apabila kapasiti beban sepasang gear silinder dinilai, dua pengesahan membawa pemberat paling besar. Satu berkaitan tegasan sentuhan yang timbul pada rusuk gigi; satu lagi berkaitan tegasan lenturan yang berkembang pada akar gigi. Formula, faktor yang mempengaruhi dan data bahan yang PinyiGear bergantung padanya untuk kedua-dua pengesahan dikumpulkan dalam dokumen ini.

Pendekatan pengiraan adalah berdasarkan piawaian berikut:

• ISO 6336: 2006 — Pengiraan kapasiti beban gear silinder (piawaian antarabangsa)
• GB/T 3480 — Pengiraan kapasiti beban gear silinder involut (piawaian China)
• DIN 3990 — Piawaian Jerman
• AGMA 2001 — Piawaian Amerika

2. Had Keletihan Bahan Gear Biasa

Kedua-dua pengesahan memperoleh tegasan yang dibenarkan daripada had keletihan bahan yang dipilih bersama rawatan habanya. Nilai yang PinyiGear gunakan untuk gred yang paling kerap dinyatakan dalam projek kami muncul dalam jadual di bawah.

3. Kekuatan Sentuhan Rusuk Gigi

3.1 Formula Tegasan

ISO 6336 menyediakan ungkapan yang daripadanya tegasan sentuhan rusuk gigi diperoleh:

$$ \sigma_H = Z_H \cdot Z_E \cdot Z_\varepsilon \cdot Z_\beta \cdot \sqrt{\frac{F_t}{b \cdot d_1} \cdot \frac{u+1}{u} \cdot K_A \cdot K_V \cdot K_{H\beta} \cdot K_{H\alpha}} $$

3.2 Tegasan Sentuhan yang Dibenarkan

Nilai yang dibenarkan menggabungkan had keletihan rujukan dengan satu set faktor pembetulan:

$$ \sigma_{HP} = \frac{\sigma_{Hlim} \cdot Z_N \cdot Z_L \cdot Z_V \cdot Z_R \cdot Z_W \cdot Z_X}{S_{Hmin}} $$

3.3 Keadaan Penerimaan

$$ \sigma_H \le \sigma_{HP} $$

4. Kekuatan Lenturan Akar Gigi

4.1 Formula Tegasan

Untuk tegasan lenturan pada akar gigi, bentuk ISO 6336 digunakan:

$$ \sigma_F = \frac{F_t}{b \cdot m_n} \cdot Y_{Fa} \cdot Y_{Sa} \cdot Y_\varepsilon \cdot Y_\beta \cdot K_A \cdot K_V \cdot K_{F\beta} \cdot K_{F\alpha} $$

4.2 Tegasan Lenturan yang Dibenarkan

$$ \sigma_{FP} = \frac{\sigma_{Flim} \cdot Y_N \cdot Y_{ST} \cdot Y_{\delta relT} \cdot Y_{RrelT} \cdot Y_X}{S_{Fmin}} $$

4.3 Keadaan Penerimaan

$$ \sigma_F \le \sigma_{FP} $$

5. Faktor Beban

5.1 Faktor Aplikasi $K_A$

5.2 Faktor Dinamik $K_V$

$$ K_V = 1 + \left( \frac{K_1}{K_A \cdot F_t/b \cdot K_{H\beta}} + K_2 \right) \cdot \frac{z_1 \cdot v}{100} \cdot \sqrt{\frac{u^2}{1+u^2}} $$

Dalam ungkapan ini, $v$ menandakan halaju garis pic (m/s), manakala $K_1$ dan $K_2$ mewakili pekali ketepatan.

6. Faktor Keselamatan yang Disyorkan

7. Contoh yang Dikerjakan (Pengiraan Pantas)

Anggaran Kekuatan Pantas untuk Gear Silinder

Langkah pengiraan:

1. Daya tangen: $F_t = 2T/d_1 = 2 × 200000 / (3×23) = 5797 N$
2. Tegasan sentuhan rusuk gigi — dengan $Z_H=2.5,\ Z_E=189.8,\ Z_ε=0.87,\ Z_β=1.0,\ K_A=1.25,\ K_V=1.1,\ K_{Hβ}=1.15,\ K_{Hα}=1.1$: $σ_H = 2.5 × 189.8 × 0.87 × 1.0 × √(5797/(40×69) × (3.22+1)/3.22 × 1.25×1.1×1.15×1.1) ≈ 720\ MPa$
3. Tegasan sentuhan yang dibenarkan: $σ_{HP} = 1500 / (1.1) ≈ 1364\ MPa$ (selamat)
4. Tegasan lenturan akar — dengan $Y_{Fa}=2.7,\ Y_{Sa}=1.55,\ Y_ε=0.7,\ Y_β=1.0,\ K_{Fβ}=1.1,\ K_{Fα}=1.1$: $σ_F = 5797/(40×3) × 2.7×1.55×0.7×1.0 × 1.25×1.1×1.1×1.1 ≈ 258\ MPa$
5. Tegasan lenturan yang dibenarkan: $σ_{FP} = 500×2.0 / (1.5) ≈ 667\ MPa$ (selamat)

8. Perisian dan Alat

9. Nota Reka Bentuk

• Sekiranya kekuatan sentuhan rusuk gigi terbukti tidak mencukupi, perbaikinya dalam urutan berikut: besarkan diameter bulatan pic terlebih dahulu, kemudian lebarkan lebar muka, dan akhirnya naikkan kekerasan.
• Sekiranya kekuatan lenturan akar terbukti tidak mencukupi, teruskan dengan membesarkan modul terlebih dahulu, kemudian melebarkan lebar muka, dan akhirnya menggunakan anjakan profil positif.
• Dalam mana-mana reka bentuk sebenar, kedua-dua kriteria kekuatan perlu dipenuhi pada masa yang sama.
• Gear yang berjalan pada kelajuan tinggi juga memerlukan pemeriksaan kapasiti beban scuffing, yang dijalankan sama ada dengan kaedah suhu kilat atau dengan kaedah suhu kamiran.