พื้นฐานการออกแบบเฟือง: การเลือกประเภทและโมดูล

1. หลักการเลือกโมดูล

โมดูล m = d/z (เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ / จำนวนฟัน) — พารามิเตอร์พื้นฐานที่สุดของเฟือง:

• ความแข็งแรงต่อการดัดกำหนด: โมดูลที่ใหญ่ขึ้น = โคนฟันหนาขึ้น = ความแข็งแรงต่อการดัดสูงขึ้น
• หลักโมดูลต่ำสุด: เลือกโมดูลที่เล็กที่สุดที่ตอบสนองข้อกำหนดความแข็งแรง — ต้นทุนต่ำกว่า สั่นสะเทือนน้อยกว่า
• อนุกรมโมดูลมาตรฐาน (GB/T 1357): 0.5, 0.6, 0.8, 1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10…
• จำนวนฟันที่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์ที่แนะนำ: หลีกเลี่ยงการสึกหรอเป็นคาบ; โดยทั่วไปเฟืองเล็กมี 17-25 ฟัน (≥17 เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดเซาะโคนฟัน)

2. มุมกดและการเลื่อนโปรไฟล์

มุมกด

• มาตรฐาน 20°: พบบ่อยที่สุด สมดุลระหว่างความแข็งแรงโคนฟันและอัตราการเลื่อน
• 14.5°: มาตรฐานเก่า การเข้าคู่ที่นุ่มนวลกว่าแต่โคนฟันอ่อนแอกว่า
• 25°: เฟืองรับภาระหนัก ความแข็งแรงโคนฟันสูงขึ้นแต่อัตราการเลื่อนเพิ่มขึ้น

การเลื่อนโปรไฟล์

• การเลื่อนบวก (x>0): เพิ่มความหนาฟัน ปรับปรุงความแข็งแรงต่อการดัด หลีกเลี่ยงการกัดเซาะโคนฟัน
• การเลื่อนลบ (x<0): ลดความหนาฟัน ปรับระยะศูนย์กลาง
• การเลื่อนเท่ากัน: x1+x2=0 ระยะศูนย์กลางไม่เปลี่ยน
• การเลื่อนเชิงมุม: x1+x2≠0 ระยะศูนย์กลางเปลี่ยน

3. การจำแนกประเภทและการเลือกเฟือง

• ประเภท เฟืองตรง: โครงสร้างเรียบง่าย ไม่มีแรงขับตามแนวแกน ประหยัด
  • การใช้งานทั่วไป: ระบบขับเคลื่อนความเร็วต่ำ กล่องเกียร์เครื่องมือกล
• ประเภท เฟืองเฉียง: การเข้าคู่ที่นุ่มนวล ความสามารถรับภาระสูง มีแรงขับตามแนวแกน
  • การใช้งานทั่วไป: ระบบขับเคลื่อนความเร็วสูงรับภาระหนัก ระบบส่งกำลังรถยนต์
• **ประเภท **เฟืองดอกจอก****: การส่งกำลังระหว่างเพลาที่ตัดกัน การตัดเฉือนซับซ้อน
  • การใช้งานทั่วไป: เฟืองท้าย กลไกพวงมาลัย
• ประเภท เฟืองตัวหนอน: อัตราทดสูง ล็อกตัวเองได้ ประสิทธิภาพต่ำ
  • การใช้งานทั่วไป: กลไกยก กลไกจัดดัชนี
• ประเภท เฟืองดาวเคราะห์: กะทัดรัด ความหนาแน่นกำลังสูง โครงสร้างซับซ้อน
  • การใช้งานทั่วไป: กล่องเกียร์กังหันลม ข้อต่อหุ่นยนต์

4. ข้อมูลเชิงปฏิบัติ

ข้อคิดที่ 1: เฟืองเล็กเป็นจุดอ่อนเสมอ

ในเฟืองคู่ใดๆ เฟืองเล็กมีจำนวนฟันน้อยกว่า วัฏจักรความเค้นดัดมากกว่า และความเสี่ยงต่อความล้มเหลวสูงกว่า

คำแนะนำ:

• เฟืองเล็กควรมีความแข็งสูงกว่าเล็กน้อย (30-50 HB เหนือกว่าเฟืองใหญ่)
• ใช้การเลื่อนบวกกับเฟืองเล็ก การเลื่อนศูนย์หรือลบกับเฟืองใหญ่
• เฟืองเล็ก: 20CrMnTi อบคาร์บิวไรซ์; เฟืองใหญ่: 40Cr อบชุบและปรับสภาพ

ข้อคิดที่ 2: กับดักการเลือกโมดูล

ลูกค้ามักเรียกร้องว่า “โมดูลใหญ่ขึ้น = แข็งแรงขึ้น” แต่โมดูลที่ใหญ่เกินไปนำมาซึ่ง:

• ความสูงฟันเพิ่มขึ้น → อัตราการเลื่อนสูงขึ้น → สึกหรอเร็วขึ้น
• อัตราส่วนการสัมผัสลดลง → ความนุ่มนวลในการเข้าคู่น้อยลง
• ต้นทุนวัสดุสูงขึ้น

กลยุทธ์ที่ถูกต้อง: ภายใต้ความแข็งแรงต่อการดัดที่ยอมรับได้ ควรเลือกโมดูลที่เล็กกว่า + ความกว้างหน้าฟันที่กว้างขึ้นอย่างเหมาะสม

ข้อคิดที่ 3: เฟืองภายในกับเฟืองภายนอก

การเข้าคู่ของเฟืองภายใน (มักใช้ในตัวพาดาวเคราะห์) มีรัศมีความโค้งมากกว่าและความเค้นสัมผัสต่ำกว่า แต่ตัดเฉือนยากกว่า (การกัดเฟือง/การเจาะรู) และจำนวนฟันถูกจำกัดโดยการรบกวน (z_inner - z_outer ≥ 8-10)

“เมื่อออกแบบเฟือง อย่าดูแค่ความแข็งแรงของชิ้นส่วนแต่ละชิ้น — ต้องพิจารณา ความสมดุลของอายุการใช้งานแบบคู่ เฟืองที่ไม่เคยเสียคู่กับเฟืองเล็กที่เสียในสามเดือน ทำให้ระบบส่งกำลังทั้งหมดไม่ได้มาตรฐาน”

5. อ้างอิงด่วน — คำแนะนำวัสดุและโมดูล (เกรด 7 ภาระปานกลาง)

PinyiGear — การผลิตเฟืองความแม่นยำและระบบส่งกำลัง