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漸開線齒輪

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漸開線齒輪的嚙合。藍線為作用線(齒輪外形在接觸點之法線)。

漸開線齒輪是齒形由漸開線和過渡線組成的齒輪,是機械工程應用中最重要的嚙合方式。[1]

漸開線齒輪在機械設計上有一大優點:漸開線齒輪的齒形只和齒數(z)、壓力角(α)及節距(pitch)有關。漸開線齒輪的齒形和與其嚙合的齒輪無關。二個相同壓力角及節距的齒輪一定可以嚙合。不受個別齒數為n和m的影響。因此可以大幅減少齒輪庫存的種類。

常見的 14.5 度壓力角主要來自傳統,原因是這個壓力角在齒輪齒合時傳動引起的噪音及磨損都比較小,但傳送的動力也比較小。對於不需要傳送大功率時,這是很好的選擇。自1980年代起 20 度壓力角被視為更符合多數應用,20度壓力角由於可以傳遞較大的功率、潤滑效果較好,同時可以減少小齒輪齒數而不需要削弱齒根幾何,因此更為普遍。由於20度壓力角的齒形在齒腹部較寬,因此可以傳送較大的動力,但也會引起齒輪在進入齒合與分離時較大的磨耗,所以對於強度要求高於噪音的場合,這是好的選擇。此外在一些設計要求下,更大的壓力角如 22.5度、25度、30度都有。

齒形術語

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術語 代號 公式 定義
模數 m 表示輪齒大小,分度圓齒距p除以圓周率π。
齒距 p πm 基準線上相鄰兩齒之間的距離
壓力角 α (20°) 輪齒相對於基準線的法線的傾斜角度。20°最常見,此外還有14.5°和17.5°等特殊齒形。
齒頂高 ha 1.00m 基準線到齒頂的距離
齒根高 hf 1.25m 基準線到齒根的距離
齒高 h 2.25m 齒頂到齒根的距離。全齒高齒的齒高為模數的2.25倍。此外還有短齒齒形和高齒齒形。
工作齒高 hw 2.00m 配對齒輪嚙合的齒高
頂隙 c 0.25m 齒高到配對齒輪的齒頂間的距離
齒根圓角半徑 ρ 0.38m 齒面與齒根間的曲率半徑

參考文獻

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  1. ^ 渐开线啮合. 機械工程詞典.