Apakah jumlah gigi roda bisa kurang dari 17?

Gear adalah komponen yang secara luas digunakan dalam kehidupan sehari-hari, baik itu penerbangan, kapal kargo, mobil, dan sebagainya. Namun, ketika merancang dan memproses gear, ada persyaratan untuk jumlah giginya. Beberapa mengklaim bahwa gear dengan kurang dari 17 gigi tidak dapat berputar, sementara yang lain menunjukkan bahwa ada banyak gear dengan kurang dari 17 gigi yang berfungsi dengan baik. Sebenarnya, kedua pernyataan ini benar. Apakah kamu tahu mengapa?

Mengapa jumlah giginya adalah 17?

Mengapa harus 17 spesifik, dan bukan angka lain? Adapun nomor 17, ini berhubungan dengan metode pembuatan gigi. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, metode yang sering digunakan adalah menggunakan hob untuk memotong.

Ketika jumlah gigi kecil, fenomena yang disebut undercutting terjadi, yang memengaruhi kekuatan gigi yang dibuat. Apa itu undercutting? Ini berarti akar dipotong. Perhatikan kotak merah pada gambar:

Ketika perpotongan antara ujung gigi dan garis pitch melebihi titik batas penggigitan dari gigi yang sedang dipotong, sebagian profil gigi involut di akar gigi tersebut terhapus. Fenomena ini disebut undercutting.

Jadi, dalam kondisi apa undercutting dapat dihindari? Jawabannya terletak pada angka 17, yang sesuai dengan koefisien ketinggian ujung gigi 1 dan sudut tekanan 20 derajat. Pertama, gigi dapat berputar karena gigi atas dan bawah perlu membentuk hubungan transmisi yang baik. Hanya ketika koneksi di antara keduanya terjalin dengan baik, operasinya bisa membentuk hubungan yang stabil. Dengan mengambil contoh gigi involut, pengaitan yang baik di antara dua gigi tersebut dapat memainkan fungsinya, yang dibagi menjadi dua jenis: gigi silinder lurus dan gigi silinder miring. Gigi lurus standar memiliki koefisien tinggi ujung gigi 1, koefisien tinggi akar gigi 1,25, dan sudut tekanan 20 derajat. Saat pemrosesan gear, jika gear kosong dan alat seperti dua gear. Jika jumlah gigi pada gear kosong kurang dari nilai tertentu, akar gigi akan tergerus, yang disebut undercutting. Jika undercutting terlalu kecil, itu akan memengaruhi kekuatan dan stabilitas gear. Angka 17 yang disebutkan di sini adalah untuk gear. Jika kita tidak membahas efisiensi kerja gear, tidak peduli berapa banyak giginya, itu akan bekerja dan dapat beroperasi. Selain itu, 17 adalah bilangan prima, yang berarti kebetulan antara gigi satu gear dengan gigi gear lainnya sangat minim dalam jumlah putaran tertentu, dan gaya tidak akan berada di titik yang sama untuk waktu yang lama. Gear adalah alat presisi, meskipun setiap gear akan memiliki kesalahan, tetapi peluang aus poros yang disebabkan oleh 17 benar-benar terlalu besar, jadi jika itu 17, itu bisa bergerak selama waktu singkat, tetapi tidak bisa untuk jangka panjang. Namun, masalah muncul! Masih banyak gigi gear di pasaran dengan kurang dari 17 gigi, dan mereka tetap berfungsi dengan baik, seperti yang dibuktikan oleh gambar-gambar.

Namun, beberapa netizen telah menunjukkan bahwa, sebenarnya, dengan mengubah metode pembuatan, dimungkinkan untuk memproduksi gear involut standar dengan kurang dari 17 gigi. Tentu saja, gear semacam itu juga mudah macet (karena interferensi gear, tidak ditemukan gambar, silakan bayangkan), dan dengan cara ini, benar-benar tidak bisa bergerak. Ada banyak solusi yang sesuai, gear offset adalah yang paling sering digunakan (kasarnya, yaitu memindahkan alat sedikit saat pemotongan), dan ada juga gear miring, gear sikloidal, dll. Ada juga gear sikloidal universal.

Pandangan netizen lain: Sepertinya semua orang masih terlalu percaya pada buku, dan saya tidak tahu berapa banyak orang yang benar-benar telah mempelajari gigi roda secara mendalam dalam pekerjaan mereka. Penurunan bahwa jumlah gigi lebih dari 17 dalam kursus prinsip mekanik untuk menghindari penggerusan didasarkan pada sudut atas R alat potong gigi roda adalah 0. Namun, bagaimana mungkin alat dalam produksi industri tidak memiliki sudut R? (Tanpa sudut R, alat menjadi tajam, stres terkonsentrasi, mudah retak selama pengolahan panas, dan mudah aus atau retak saat digunakan). Bahkan jika alat tidak memiliki sudut R, jumlah maksimum gigi di mana penggerusan terjadi tidak harus selalu 17 gigi, jadi pernyataan bahwa 17 gigi adalah kondisi untuk penggerusan sebenarnya masih bisa dibahas! Mari kita lihat beberapa gambar.

Dari gambar, dapat dilihat bahwa ketika menggunakan alat dengan sudut R atas dari bidang rake depan sebesar 0 untuk memproses gigi, tidak ada perubahan yang jelas pada kurva transisi akar dari 15 gigi hingga 18 gigi. Lalu mengapa 17 gigi adalah jumlah gigi di mana gigi lurus involut mulai menghasilkan undercutting?

Saya percaya gambar ini, yang menggambarkan konsep tersebut, seharusnya sudah akrab bagi mahasiswa teknik mesin yang pernah menggunakan pembuat gear. Dapat dilihat bahwa ukuran sudut R alat memengaruhi undercutting pada gear.

Kurva epitrochoid ungu yang diperpanjang di bagian akar gigi pada gambar adalah garis profil gigi setelah akar gigi terpotong. Sejauh mana pemotongan akar gigi akan memengaruhi penggunaannya? Hal ini ditentukan oleh gerakan relatif ujung gigi dari gigi lain dan cadangan kekuatan akar gigi tersebut. Jika ujung gigi gigi pasangannya tidak bergabung dengan bagian yang terpotong, maka kedua gigi ini dapat berputar secara normal (Catatan: Bagian yang terpotong adalah profil gigi non-involut. Menggabungkan profil gigi non-involut dengan profil involut gigi dalam kondisi desain non-khusus umumnya tidak konjugat, yaitu akan mengalami interferensi).

Dari gambar ini, dapat dilihat bahwa garis gigi dari dua roda gigi ini hanya menggosok lingkaran diameter maksimum yang sesuai dengan kurva transisi dari kedua roda gigi (Catatan: Bagian ungu adalah profil gigi involut, bagian kuning adalah bagian undercut, dan garis gigi tidak bisa masuk di bawah lingkaran dasar, karena tidak ada garis involut di bawah lingkaran dasar. Titik gigi dari dua roda gigi pada posisi apa pun berada di garis ini), yaitu, kedua roda gigi ini bisa bergigi secara normal. Tentu saja, ini tidak diizinkan dalam rekayasa, panjang garis gigi adalah 142,2, dan nilai ini \/ pitch dasar = rasio overlap.

Beberapa orang juga mengatakan: Pertama, premis dari pertanyaan ini salah. Jumlah gigi kurang dari 17 tidak akan memengaruhi penggunaan (deskripsi poin ini di jawaban pertama salah, tiga kondisi untuk penggerusan yang benar pada roda gigi tidak terkait dengan jumlah gigi), tetapi 17 gigi dapat menimbulkan beberapa ketidaknyamanan dalam pemrosesan pada keadaan tertentu. Berikut lebih banyak penjelasan tambahan tentang pengetahuan roda gigi.

Pertama, mari kita bahas kurva involut. Kurva involut adalah jenis profil gigi roda yang paling banyak digunakan. Lalu, kenapa itu disebut kurva involut? Apa perbedaan antara garis ini dan garis lurus, busur? Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, ini adalah setengah kurva involut gigi.

Kurva involut dapat dijelaskan dalam satu kalimat sebagai lintasan titik yang diam pada garis lurus saat garis tersebut bergulir di sepanjang sebuah lingkaran. Keunggulannya jelas. Ketika dua kurva involut saling bergerak bersama, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Ketika dua roda gigi berputar, pada titik kontak (seperti M, M'), arah gaya selalu berada pada garis lurus yang sama, dan garis ini tegak lurus terhadap permukaan kontak (bagian) dari dua bentuk involut. Karena tegak lurus, tidak akan ada "selip" dan "gesekan" di antara keduanya, yang secara objektif mengurangi gesekan selama penggerusan roda gigi, tidak hanya meningkatkan efisiensi tetapi juga memperpanjang umur roda gigi.

Tentu saja, sebagai jenis profil gigi yang paling banyak digunakan - kurva involut, ini bukan satu-satunya pilihan kita.

Mari kita bahas lagi tentang "undercutting". Sebagai insinyur, kita tidak hanya harus mempertimbangkan apakah itu layak secara teori dan apakah hasilnya bagus, tetapi lebih penting lagi, kita harus menemukan cara untuk menerapkan hal-hal teoretis tersebut, yang melibatkan pemilihan bahan, pembuatan, presisi, pengujian, dan tautan lainnya.

Metode pengolahan umum untuk gigi biasanya dibagi menjadi metode pembentukan dan metode generasi. Metode pembentukan adalah memotong langsung bentuk gigi dengan alat yang sesuai dengan bentuk celah di antara gigi. Ini umumnya mencakup pahat frais, roda gerinda kupu-kupu, dll.; metode generasi lebih kompleks, yang dapat dimengerti sebagai dua gigi yang saling bergelindiran, satu gigi sangat keras (alat), dan yang lainnya masih dalam keadaan mentah. Proses bergelindiran adalah dari posisi jauh berangsur-angsur bergerak ke kondisi bergelindiran normal, selama proses ini gigi baru dipotong. Jika Anda tertarik, Anda dapat mencari "Prinsip Mekanis" untuk studi spesifik.

Metode pembuatan generasi digunakan secara luas, tetapi ketika gigi memiliki jumlah gigi yang lebih sedikit, garis puncak alat dan garis penggigitan akan melebihi titik penggigitan batas dari gear yang dipotong, dan pada saat itu, akar gear yang diproses akan terpotong berlebihan. Karena bagian undercut melebihi titik penggigitan batas, hal ini tidak memengaruhi penggigitan normal gear, tetapi kelemahannya adalah melemahkan kekuatan gear. Gear seperti ini, ketika digunakan dalam kondisi beban berat seperti kotak roda gigi, cenderung mengalami patah gigi, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini adalah model gear modul 2 dengan 8 gigi yang diproses secara normal (dengan undercutting).

Dan 17 adalah jumlah gigi batas yang dihitung berdasarkan standar roda gigi di negara kita. Roda gigi dengan kurang dari 17 gigi akan mengalami "fenomena undercutting" ketika diproses secara normal dengan metode generasi, dan pada saat ini, metode pemrosesan perlu disesuaikan, seperti dengan pergeseran, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini adalah roda gigi modul 2 dengan 8 gigi yang diproses dengan metode pergeseran (undercutting kecil).

Tentu saja, isi yang dijelaskan di sini tidak komprehensif, dan ada banyak bagian yang menarik lainnya dalam mekanika. Ada juga lebih banyak masalah dalam memproduksi bagian-bagian ini dalam rekayasa. Bagi mereka yang tertarik pada bubuk emas, mungkin sebaiknya lebih banyak memperhatikan.

Kesimpulan: Jumlah gigi 17 berasal dari metode pengolahan dan juga bergantung pada metode pengolahan. Jika Anda mengubah atau memperbaiki metode pengolahan roda gigi, seperti metode pembentukan, pemrosesan pergeseran (di sini secara khusus merujuk pada roda gigi silinder dengan gigi lurus), tidak akan terjadi fenomena undercutting, dan tidak akan ada batasan jumlah gigi 17.

Selain itu, dari pertanyaan ini dan jawabannya, dapat dilihat bahwa salah satu ciri disiplin mekanik adalah kombinasi tinggi antara teori dan praktik.

Pandangan netizen: Pertama, pernyataan bahwa roda gigi dengan kurang dari 17 gigi tidak dapat berputar adalah salah. Mari kita perkenalkan secara singkat bagaimana angka 17 muncul.

Roda gigi adalah komponen mekanis dengan gigi di tepinya yang secara kontinu saling terkunci untuk mentransmisikan gerakan dan daya. Profil gigi roda gigi mencakup involut, busur lingkaran, dll., dan roda gigi involut lebih banyak digunakan.

Gigi involut dibagi menjadi gigi silinder lurus/gigi silinder miring, dll. Untuk gigi silinder lurus standar, koefisien ketinggian ujung gigi adalah 1, koefisien ketinggian akar gigi adalah 1,25, dan sudut tekanan adalah 20°. Pengolahan gigi umumnya menggunakan metode generasi, yaitu gerakan alat dan balok gigi selama pengolahan mirip dengan sepasang gigi yang saling bergelindiran. Untuk pemrosesan gigi standar, jika jumlah gigi kurang dari nilai tertentu yang spesifik, kurva profil involut pada akar balok gigi akan terpotong, yang disebut undercutting, seperti yang ditunjukkan pada gambar di sebelah kiri di bawah ini. Undercutting akan secara serius memengaruhi kekuatan gigi dan kelancaran transmisi. Nilai minimum agar undercutting tidak terjadi adalah 2*1/sin(20)^2 (1 adalah koefisien ketinggian ujung gigi, 20 adalah sudut tekanan).

Jumlah gigi 17 di sini adalah untuk gear silinder standar dengan gigi lurus. Kami memiliki banyak cara untuk menghindari undercutting, seperti pergeseran gear, yaitu memindahkan alat menjauh atau mendekati pusat rotasi benda kerja gigi. Di sini, untuk menghindari undercutting, diperlukan untuk memilih bergerak menjauhi pusat kontur rotasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar di sebelah kanan di bawah ini, dan profil lengkungan involut lengkap muncul lagi.

Setelah pergeseran gear, gear dapat berputar tanpa terpengaruh. Seperti yang ditunjukkan di atas, dengan pergeseran yang sesuai, gear dengan 5 gigi juga dapat berputar. Faktanya, gear heliks juga dapat menghindari undercutting atau mengurangi jumlah minimum gigi di mana undercutting terjadi.

T nomor 17 dihitung. Bukan berarti roda gigi dengan kurang dari 17 gigi tidak bisa berputar, tetapi jika ada kurang dari 17 gigi, mudah terjadi pemotongan sebagian kurva involut pada akar roda gigi selama pengolahan roda gigi, yaitu fenomena undercutting, yang melemahkan kekuatan roda gigi. Adapun bagaimana cara menghitungnya, itu sepenuhnya merupakan masalah matematika, rujuk ke rumus di atas, dengan sudut penggerusan a=20 derajat, jumlah minimum gigi yang tidak mengalami undercutting adalah 17.

Pandangan netizen: Apakah jumlah gigi roda dapat kurang dari 17 adalah pertanyaan yang layak dipertimbangkan. Untuk roda gigi standar, jumlah giginya memang tidak boleh kurang dari 17. Mengapa? Karena ketika jumlah gigi kurang dari 17, roda gigi akan mengalami fenomena undercutting.

Yang dimaksud dengan under cutting merujuk pada kondisi di mana garis ujung gigi alat potong terlalu dalam memotong akar roda gigi dalam kondisi tertentu selama pemotongan roda gigi dengan metode generasi, dan sebagian profil kurva involut di akar roda gigi terpotong.

Metode generasi

Metode generasi (juga dikenal sebagai metode pengembangan) adalah teknik pemrosesan gigi yang memanfaatkan prinsip selubung dari geometri. Setelah profil gigi involut dan kecepatan sudut w1 roda penggerak diberikan, kecepatan sudut w2 roda pengikut dapat diperoleh melalui penggigitan kedua profil gigi tersebut, dan rasio transmisi i12 = w1/w2 adalah nilai tetap. Hal ini karena selama penggigitan kedua profil gigi tersebut, dua lingkaran dasar melakukan gerakan berguling murni. Saat lingkaran dasar 1 berguling murni pada lingkaran dasar 2, profil gigi roda 1 akan menempati serangkaian posisi relatif terhadap roda 2, dan selubung dari posisi-posisi relatif tersebut adalah profil gigi roda 2. Dengan kata lain, selama bergulirnya murni kedua lingkaran dasar, kedua profil gigi involut dapat dianggap sebagai selubung satu sama lain.

Fenomena Undercutting

Penyebab undercutting: Ketika titik potong antara garis ujung gigi alat dan garis penggerusan melebihi titik batas penggerusan N1, dan alat terus bergerak dari posisi Ⅱ, itu akan memotong sebagian profil gigi involut yang sudah di-machining di bagian akar.

Akibat undercutting: Gear dengan undercutting yang parah, di satu sisi, melemahkan kekuatan lentur gigi; di sisi lain, mengurangi derajat transmisi gear, yang sangat tidak menguntungkan untuk transmisi. Penyebab undercutting: Ketika titik potong antara garis ujung gigi alat dan garis penggerusan melebihi titik batas penggerusan N1, dan alat terus bergerak dari posisi Ⅱ, itu akan memotong sebagian profil gigi involut yang sudah di-machining di bagian akar.

Untuk gear non-standar, memiliki kurang dari 17 gigi diterima.

Setelah semua ini, apa pendapatmu? Jangan ragu untuk meninggalkan komentar dan berbagi~