เกียร์การปรับเปลี่ยนรูปทรงฟันเฟืองเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบเฟือง เพราะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยลดเสียง การสั่นสะเทือน และการกระจุกตัวของความเค้น บทความนี้จะกล่าวถึงการคำนวณและข้อควรพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบรูปทรงฟันเฟืองที่ได้รับการปรับเปลี่ยน

1. วัตถุประสงค์ของการปรับแต่งรูปทรงฟัน

การปรับแต่งรูปทรงฟันเฟืองส่วนใหญ่ทำขึ้นเพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนจากการผลิต การจัดเรียงที่ไม่ถูกต้อง และการเสียรูปทรงภายใต้แรงกด โดยมีวัตถุประสงค์หลักดังนี้:

• ลดข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล
• ลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนของเฟืองให้เหลือน้อยที่สุด
• เพิ่มประสิทธิภาพการกระจายภาระ
• การเพิ่มอายุการใช้งานของเฟือง ตามคำจำกัดความของความแข็งแกร่งในการขบกันของเฟือง การเสียรูปยืดหยุ่นของฟันเฟืองสามารถประมาณได้ด้วยสูตรต่อไปนี้: δa – การเสียรูปยืดหยุ่นของฟันเฟือง, μm; KA – ปัจจัยการใช้งาน อ้างอิงจาก ISO6336-1; wt – ภาระต่อหน่วยความกว้างของฟันเฟือง, N/mm, wt=Ft/b; Ft – แรงสัมผัสบนเฟือง, N; b – ความกว้างของฟันเฟืองที่มีประสิทธิภาพ, mm; c' – ความแข็งแกร่งในการขบกันของฟันเฟืองคู่เดียว, N/(mm·μm); cγ – ความแข็งแกร่งในการขบกันเฉลี่ย, N/(mm·μm)เฟืองเดือย

เฟืองดอกจอก

• ทิป บรรเทา: การกำจัดวัสดุออกจากปลายฟันเฟืองเพื่อป้องกันการติดขัดระหว่างการเข้าคู่กัน
• บรรเทาอาการปวดราก: การปรับแต่งส่วนรากเพื่อลดการกระจุกตัวของความเค้นและเพิ่มความแข็งแรง
• ลีด คราวน์นิ่ง: การปรับความโค้งเล็กน้อยตามความกว้างของฟันเพื่อชดเชยการเรียงตัวที่ไม่ตรงกัน
• โปรไฟล์มงกุฎ: การเพิ่มความโค้งตามแนวเส้นโค้งอินโวลูตเพื่อลดแรงกดที่ขอบ

3. การคำนวณออกแบบ

โดยทั่วไป การปรับเปลี่ยนรูปทรงฟันเฟืองจะคำนวณโดยใช้วิธีการวิเคราะห์ การจำลอง และการตรวจสอบโดยการทดลอง โดยจะพิจารณาพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• ปริมาณการเปลี่ยนแปลง (Δ): ความลึกของวัสดุที่ถูกขจัดออกจากผิวฟัน โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 50 ไมครอน ขึ้นอยู่กับสภาวะแรงกด
• ปัจจัยการกระจายโหลด (K): กำหนดวิธีการกระจายแรงกดสัมผัสบนพื้นผิวฟันที่ได้รับการดัดแปลง
• ข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล (TE): หมายถึง ค่าเบี่ยงเบนของการเคลื่อนที่จริงจากการเคลื่อนที่ในอุดมคติ ซึ่งจะลดลงเหลือน้อยที่สุดด้วยการปรับเปลี่ยนรูปทรงให้เหมาะสมที่สุด
• การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA): ใช้เพื่อจำลองการกระจายความเค้นและตรวจสอบความถูกต้องของการปรับเปลี่ยนก่อนการผลิต

4. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

• สภาวะการรับน้ำหนักปริมาณการปรับเปลี่ยนขึ้นอยู่กับภาระที่กระทำและการโก่งตัวที่คาดการณ์ไว้
• ความคลาดเคลื่อนในการผลิต: จำเป็นต้องใช้การกลึงและการเจียรที่มีความแม่นยำสูงเพื่อให้ได้การปรับแต่งตามที่ต้องการ
• คุณสมบัติของวัสดุความแข็งและความยืดหยุ่นของวัสดุที่ใช้ทำเฟืองมีผลต่อประสิทธิภาพของการปรับเปลี่ยนรูปทรงของเฟือง
• สภาพแวดล้อมการปฏิบัติงานแอปพลิเคชันที่มีความเร็วสูงและรับภาระงานสูง จำเป็นต้องมีการปรับแต่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น

5. การปรับแต่งรูปทรงฟันเฟืองมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเฟือง ลดเสียงรบกวน และเพิ่มความทนทาน การปรับแต่งที่ออกแบบมาอย่างดี โดยอาศัยการคำนวณและการจำลองที่แม่นยำ จะช่วยให้เฟืองมีอายุการใช้งานยาวนานและมีประสิทธิภาพในการใช้งานต่างๆ

ด้วยการพิจารณาสภาพการรับน้ำหนัก คุณสมบัติของวัสดุ และเทคนิคการผลิตที่แม่นยำ วิศวกรสามารถสร้างประสิทธิภาพของเกียร์ได้อย่างเหมาะสมที่สุด พร้อมทั้งลดปัญหาในการใช้งานให้น้อยที่สุด