Roda Gigi Spiral untuk Penggerak Sudut Kanan dan Arah Kanan

Roda gigi spiral digunakan dalam sistem mekanis untuk mentransmisikan torsi. Roda gigi bevel adalah jenis roda gigi spiral tertentu. Roda gigi ini terdiri dari dua roda gigi yang saling berpasangan. Kedua roda gigi dihubungkan oleh bantalan. Kedua roda gigi harus sejajar agar gaya dorong negatif dapat mendorongnya bersama-sama. Jika terjadi kelonggaran aksial pada bantalan, maka tidak akan ada celah. Selain itu, desain roda gigi spiral didasarkan pada bentuk gigi geometris.

Persamaan untuk roda gigi spiral

Teori divergensi mensyaratkan bahwa jari-jari kerucut pitch dari pinion dan roda gigi miring ke arah yang berbeda. Hal ini dilakukan dengan meningkatkan kemiringan permukaan cembung gigi roda gigi dan mengurangi kemiringan permukaan cekung gigi pinion. Pinion adalah roda berbentuk cincin dengan lubang tengah dan sejumlah sumbu melintang yang bergeser dari sumbu gigi spiral.
Roda gigi bevel spiral memiliki sisi gigi heliks. Spiral tersebut konsisten dengan kurva pemotong. Sudut spiral b sama dengan elemen genatrix kerucut pitch. Sudut spiral rata-rata bm adalah sudut antara elemen genatrix dan sisi gigi. Persamaan dalam Tabel 2 khusus untuk roda gigi Spread Blade dan Single Side dari Gleason.
Persamaan sisi gigi roda gigi bevel spiral logaritmik diturunkan menggunakan mekanisme pembentukan sisi gigi. Gaya kontak tangensial dan sudut tekanan normal roda gigi bevel spiral logaritmik ditemukan masing-masing sekitar dua puluh derajat dan 35 derajat. Kedua jenis persamaan gerak ini digunakan untuk menyelesaikan masalah yang muncul dalam menentukan stasioner transmisi. Meskipun teori penggerakan roda gigi bevel spiral logaritmik masih dalam tahap awal, teori ini memberikan titik awal yang baik untuk memahami cara kerjanya.
Geometri ini memiliki banyak solusi berbeda. Namun, dua solusi utama ditentukan oleh sudut akar roda gigi dan pinion serta diameter roda gigi spiral. Yang terakhir merupakan hal yang sulit untuk dibatasi. Sketsa 3D gigi roda gigi bevel digunakan sebagai referensi. Jari-jari profil ruang gigi ditentukan oleh batasan titik akhir yang ditempatkan pada sudut bawah ruang gigi. Kemudian, jari-jari gigi roda gigi ditentukan oleh sudutnya.
Jarak kerucut Am pada roda gigi spiral juga dikenal sebagai geometri gigi. Jarak kerucut harus berkorelasi dengan berbagai bagian jalur pemotong. Rentang jarak kerucut Am harus dapat berkorelasi dengan sudut tekanan sisi-sisi gigi. Jari-jari dasar roda gigi bevel tidak perlu didefinisikan, tetapi geometri ini harus dipertimbangkan jika roda gigi bevel tidak memiliki offset hipoid. Saat mengembangkan geometri gigi roda gigi bevel spiral, langkah pertama adalah mengubah terminologi menjadi pinion, bukan roda gigi.
Sistem normal lebih nyaman untuk pembuatan roda gigi heliks. Selain itu, roda gigi heliks harus memiliki sudut heliks yang sama. Roda gigi heliks berlawanan arah harus saling berpasangan. Demikian pula, roda gigi ulir yang bergeser profil membutuhkan persambungan yang lebih kompleks. Pasangan roda gigi ini dapat diproduksi dengan cara yang mirip dengan roda gigi lurus. Selanjutnya, perhitungan untuk persambungan roda gigi heliks disajikan pada Tabel 7-1.

Desain roda gigi bevel spiral

Desain roda gigi bevel spiral yang diusulkan menggunakan metode pemetaan fungsi-ke-bentuk untuk menentukan geometri permukaan gigi. Model padat ini kemudian diuji dengan metode deviasi permukaan untuk menentukan apakah model tersebut akurat. Dibandingkan dengan jenis roda gigi siku lainnya, roda gigi bevel spiral lebih efisien dan kompak. Roda gigi dari CZPT Gear Company memenuhi standar AGMA. Satu set roda gigi bevel spiral berkualitas lebih tinggi mencapai efisiensi 99%.
Suatu pasangan kontak geometris berbasis elemen geometris diusulkan dan dianalisis untuk roda gigi bevel spiral. Pendekatan ini dapat memberikan kekuatan kontak yang tinggi dan tidak sensitif terhadap ketidaksejajaran sudut poros. Elemen geometris roda gigi bevel spiral dimodelkan dan dibahas. Pola kontak diteliti, serta pengaruh ketidaksejajaran terhadap kapasitas beban. Selain itu, prototipe desain dibuat dan uji putaran dilakukan untuk memverifikasi keakuratannya.
Tiga elemen dasar dari roda gigi bevel spiral adalah pasangan roda gigi pinion, poros input dan output, serta sisi bantu. Poros input dan output mengalami torsi, pasangan roda gigi pinion memiliki kekakuan torsi, dan elastisitas sistemnya kecil. Faktor-faktor ini menjadikan roda gigi bevel spiral ideal untuk benturan saat penyambungan. Untuk meningkatkan benturan saat penyambungan, model matematika dikembangkan menggunakan parameter alat dan pengaturan mesin awal.
Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa kemajuan dalam teknologi manufaktur telah dilakukan untuk menghasilkan roda gigi bevel spiral berkinerja tinggi. Para peneliti seperti Ding dkk. mengoptimalkan pengaturan mesin dan profil mata pisau pemotong untuk menghilangkan kontak tepi gigi, dan hasilnya adalah roda gigi bevel spiral yang akurat dan besar. Bahkan, proses ini masih digunakan hingga saat ini untuk pembuatan roda gigi bevel spiral. Jika Anda tertarik dengan teknologi ini, Anda harus membaca lebih lanjut!
Desain roda gigi bevel spiral sangat kompleks dan rumit, membutuhkan keahlian ahli mesin. Roda gigi bevel spiral merupakan teknologi terkini untuk mentransfer daya dari satu sistem ke sistem lain. Meskipun roda gigi bevel spiral dulunya sulit diproduksi, kini roda gigi ini umum dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Bahkan, roda gigi bevel spiral adalah standar emas untuk transfer daya sudut siku-siku. Meskipun mesin roda gigi bevel konvensional dapat digunakan untuk memproduksi roda gigi bevel spiral, memproduksi roda gigi bevel ganda sangat kompleks. Rangkaian roda gigi bevel spiral ganda tidak dapat dikerjakan dengan mesin roda gigi bevel tradisional. Akibatnya, metode manufaktur baru telah dikembangkan. Metode manufaktur aditif digunakan untuk membuat prototipe rangkaian roda gigi bevel spiral ganda, dan pembuatan pusat mesin CNC multi-sumbu akan menyusul.
Roda gigi bevel spiral merupakan komponen penting pada helikopter dan pembangkit tenaga pesawat ruang angkasa. Daya tahan, ketahanan, dan kinerja penggeraknya sangat penting untuk keselamatan. Banyak peneliti telah beralih ke roda gigi bevel spiral untuk mengatasi masalah ini. Salah satu tantangannya adalah mengurangi kebisingan, meningkatkan efisiensi transmisi, dan meningkatkan daya tahannya. Karena alasan ini, roda gigi bevel spiral dapat memiliki diameter yang lebih kecil daripada roda gigi bevel lurus. Jika Anda tertarik dengan roda gigi bevel spiral, lihat artikel ini.

Keterbatasan bentuk gigi yang diperoleh secara geometris

Bentuk gigi roda gigi spiral yang diperoleh secara geometris dapat dihitung dari masalah pemrograman nonlinier. Pendekatan gigi Z adalah kesalahan perpindahan linier sepanjang normal kontak. Ini dapat dihitung menggunakan rumus yang diberikan pada Persamaan (23) dengan beberapa parameter tambahan. Namun, hasilnya tidak akurat untuk beban kecil karena rasio sinyal terhadap derau dari sinyal regangan kecil.
Bentuk gigi yang diperoleh secara geometris dapat menghasilkan bentuk gigi kontak garis dan titik. Namun, bentuk gigi tersebut memiliki batasan ketika badan gigi menembus bentuk gigi yang diperoleh secara geometris. Hal ini disebut interferensi profil gigi. Meskipun batasan ini dapat diatasi dengan beberapa metode lain, bentuk gigi yang diperoleh secara geometris dibatasi oleh persambungan dan kekuatan gigi. Bentuk gigi tersebut hanya dapat digunakan ketika persambungan roda gigi memadai dan gerakan relatifnya cukup.
Selama pengukuran profil gigi, posisi relatif antara roda gigi dan LTS akan terus berubah. Permukaan pemasangan sensor harus sejajar dengan sumbu rotasi. Orientasi aktual sensor mungkin berbeda dari kondisi ideal ini. Hal ini mungkin disebabkan oleh toleransi geometris penyangga poros roda gigi dan platform. Namun, efek ini minimal dan bukan masalah serius. Jadi, dimungkinkan untuk mendapatkan bentuk gigi roda gigi spiral yang diperoleh secara geometris tanpa harus melalui prosedur eksperimental yang mahal.
Proses pengukuran bentuk gigi roda gigi spiral yang diperoleh secara geometris didasarkan pada profil involut ideal yang dihasilkan dari pengukuran optik salah satu ujung roda gigi. Profil ini diasumsikan hampir sempurna berdasarkan orientasi umum LTS dan sumbu rotasi. Terdapat sedikit penyimpangan pada sudut pitch dan yaw. Batas bawah dan atas ditentukan masing-masing sebesar –10 dan -10 derajat.
Bentuk gigi roda gigi spiral berasal dari penggantian gigi roda gigi lurus. Namun, bentuk gigi roda gigi spiral masih memiliki berbagai keterbatasan. Selain bentuk gigi, diameter pitch juga memengaruhi celah sudut. Nilai kedua parameter ini bervariasi untuk setiap roda gigi dalam satu rangkaian. Keduanya terkait dengan rasio transmisi. Setelah hal ini dipahami, dimungkinkan untuk membuat roda gigi dengan bentuk gigi yang sesuai.
Karena panjang dan jarak antar gigi spiral sama, maka sudut heliks setiap profil juga sama. Hal ini sangat penting untuk pengikatan. Jarak antar gigi yang tidak sempurna mengakibatkan pembagian beban yang tidak merata di antara gigi-gigi, yang menyebabkan beban lebih tinggi dari nominal pada beberapa gigi. Hal ini menyebabkan getaran dan kebisingan yang termodulasi amplitudonya. Selain itu, titik batas fillet akar dan involute dapat dikurangi atau dihilangkan kontaknya sebelum diameter ujung.

Diedit oleh czh 2023-01-28