วิธีออกแบบเฟืองเดือยขึ้นรูป

ก่อนที่คุณจะเริ่มออกแบบเฟืองเดือยด้วยตัวเอง คุณต้องเข้าใจส่วนประกอบหลักๆ ของมันเสียก่อน ซึ่งได้แก่ การตีขึ้นรูป ร่องลิ่ม ร่องฟัน สกรูยึด และอื่นๆ การเข้าใจความแตกต่างระหว่างเฟืองเดือยประเภทต่างๆ เหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตัดสินใจอย่างรอบคอบ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านต่อ และอย่าลังเลที่จะติดต่อผมเพื่อขอความช่วยเหลือ! ด้านล่างนี้คือเคล็ดลับและเทคนิคที่เป็นประโยชน์ในการออกแบบเฟืองเดือย หวังว่าจะเป็นประโยชน์ในการออกแบบเฟืองเดือยในฝันของคุณ

การตีขึ้นรูปเฟืองตรง

การตีขึ้นรูปเฟืองตรงเป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดของชิ้นส่วนระบบส่งกำลังในรถยนต์ กระบวนการผลิตมีความซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน เช่น การขึ้นรูปทรงกลมของชิ้นงาน การตีขึ้นรูปด้วยความร้อน การอบอ่อน การเคลือบฟอสเฟต และการทำให้เป็นสบู่ วัสดุที่ใช้สำหรับเฟืองตรงโดยทั่วไปคือ 20CrMnTi กระบวนการนี้เสร็จสมบูรณ์โดยการใช้วิธีการขึ้นรูปด้วยการอัดรีดอย่างต่อเนื่องโดยใช้แม่พิมพ์ที่ออกแบบมาสำหรับความยาวแถบขนาด L และความหนาของมุมแยก T
กระบวนการผลิตเฟืองตรงด้วยการตีขึ้นรูปยังสามารถใช้โพลีอะซีทัล (POM) ซึ่งเป็นพลาสติกที่แข็งแรงและนิยมใช้ในการผลิตเฟือง วัสดุนี้ขึ้นรูปและดัดแปลงรูปทรงได้ง่าย และหลังจากแข็งตัวแล้วจะมีความแข็งแกร่งและทนต่อการสึกหรอสูงมาก โลหะและโลหะผสมหลายชนิดถูกนำมาใช้ในการผลิตเฟืองตรง รวมถึงเหล็กตีขึ้นรูป เหล็กกล้าไร้สนิม และอลูมิเนียม ด้านล่างนี้คือประเภทของวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตเฟือง พร้อมทั้งข้อดีและข้อเสีย
ขนาดฟันของเฟืองตรงวัดเป็นหน่วยโมดูล หรือ m โดยแต่ละตัวเลขแสดงถึงจำนวนฟันของเฟือง ยิ่งจำนวนฟันเพิ่มขึ้น ขนาดของเฟืองก็จะใหญ่ขึ้นด้วย โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งจำนวนฟันมาก โมดูลก็จะยิ่งใหญ่ขึ้น เฟืองที่มีโมดูลสูงจะมีมุมแรงดันสูง นอกจากนี้ สิ่งสำคัญที่ควรจำไว้คือ เฟืองตรงต้องมีโมดูลเดียวกันกับเฟืองที่ใช้ขับเคลื่อนด้วย

เฟืองเดือยแบบสกรูยึด

อุตสาหกรรมสมัยใหม่ไม่สามารถทำงานได้หากปราศจากเฟืองเดือยแบบขันสกรู เฟืองเหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงและใช้งานอย่างแพร่หลายในหลากหลายการใช้งาน การออกแบบเกี่ยวข้องกับการคำนวณความเร็วและแรงบิด ซึ่งทั้งสองเป็นปัจจัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น แบบจำลอง MEP พิจารณาความแข็งแกร่งที่เปลี่ยนแปลงไปของคู่ฟันตามเส้นทาง ผลลัพธ์ที่ได้จะถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดประเภทของเฟืองเดือยที่ต้องการ ด้านล่างนี้คือเคล็ดลับบางประการสำหรับการเลือกเฟืองเดือย:
ประเภท A เฟืองชนิดนี้ไม่มีดุม เฟืองมีลักษณะแบนราบโดยมีรูเล็กๆ อยู่ตรงกลาง เฟืองแบบสกรูยึดมักใช้กับงานที่มีน้ำหนักเบาและไม่มีภาระ ความหนาของโลหะอาจอยู่ระหว่าง 0.25 มม. ถึง 3 มม. เฟืองแบบสกรูยึดยังใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ต้องการความแข็งแรงและทนทาน บทความนี้เป็นการแนะนำเกี่ยวกับเฟืองเดือยชนิดต่างๆ และความแตกต่างระหว่างกัน
เฟืองเดือยแบบมีแกนยึด (Pin Hub) ใช้สกรูยึดเพื่อยึดแกนยึด เฟืองเหล่านี้มักเชื่อมต่อกับเพลาด้วยเดือย สปริง หรือหมุดรีด แกนยึดจะถูกเจาะให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่แม่นยำเพื่อให้พอดีกับภายในเฟือง เพื่อไม่ให้หลวม เฟืองเดือยแบบมีแกนยึดมีค่าความคลาดเคลื่อนสูง เนื่องจากรูมีขนาดไม่ใหญ่พอที่จะยึดเพลาได้อย่างแน่นหนา เฟืองประเภทนี้โดยทั่วไปมีราคาแพงที่สุดในบรรดาเฟืองทั้งสามประเภท

เฟืองเดือยร่องลิ่ม

ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ปัจจุบัน ระบบส่งกำลังแบบเฟืองตรง (spur gear transmission) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งกำลัง ระบบส่งกำลังประเภทนี้มีประสิทธิภาพสูง แต่ก็อาจเกิดการสูญเสียกำลังได้ การสูญเสียเหล่านี้จะต้องได้รับการประเมินในระหว่างกระบวนการออกแบบ ส่วนประกอบสำคัญของการวิเคราะห์นี้คือการคำนวณพื้นที่สัมผัส (2b) ของคู่เฟือง อย่างไรก็ตาม ค่านี้ไม่จำเป็นต้องใช้กับเฟืองตรงทุกตัว ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างบางส่วนของวิธีการคำนวณพื้นที่นี้ (ดูรูปที่ 2)
เฟืองตรงมีลักษณะเด่นคือฟันเฟืองขนานกับเพลาและแกน และความเร็วเส้นพิทช์สูงถึง 25 เมตร/วินาที ซึ่งถือว่าสูง นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพมากกว่าเฟืองเกลียวที่มีขนาดเท่ากัน ต่างจากเฟืองเกลียว เฟืองตรงโดยทั่วไปถือว่าเป็นเฟืองบวก มักใช้ในงานที่ไม่เน้นการควบคุมเสียงรบกวน ความสมมาตรของเฟืองตรงทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการความเร็วคงที่
นอกจากการใช้เฟืองเดือยแบบเกลียวสำหรับการส่งกำลังแล้ว เฟืองยังสามารถมีรูปทรงฟันมาตรฐานได้อีกด้วย ต่างจากเฟืองเกลียว เฟืองเดือยที่มีรูปทรงฟันแบบอินโวลูตจะมีโคนฟันหนา ซึ่งช่วยป้องกันการสึกหรอของฟัน เฟืองเหล่านี้สามารถผลิตได้ง่ายด้วยเครื่องมือการผลิตแบบดั้งเดิม รูปทรงอินโวลูตเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการผลิตขนาดเล็กและเป็นหนึ่งในประเภทของเฟืองเดือยที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

เฟืองเดือยแบบร่องฟัน

เมื่อพิจารณาถึงประเภทของเฟืองตรงที่ใช้ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตความแตกต่างระหว่างเฟืองตรงทั้งสองชนิด เฟืองตรง หรือที่เรียกว่าเฟืองอินโวลูต สร้างแรงบิดและควบคุมความเร็ว พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์รถยนต์ แต่ก็ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในชีวิตประจำวันด้วย อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเฟืองตรงคือเสียงดัง เนื่องจากเฟืองตรงขบกันเพียงฟันเดียวในแต่ละครั้ง จึงสร้างความเครียดและเสียงดังมาก ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน
แผนภูมิแสดงการกระจายความเค้นสัมผัสแสดงถึงพื้นที่ด้านข้างของฟันเฟืองแต่ละซี่และระยะทางทั้งในทิศทางตามแนวแกนและแนวระนาบ พื้นที่สัมผัสสูงจะอยู่บริเวณกึ่งกลางของเฟือง ซึ่งเกิดจากรูปทรงเรขาคณิตระดับจุลภาคของเฟือง ค่า l ที่เป็นบวกแสดงว่าไม่มีการเยื้องศูนย์ของฟันเฟืองแบบร่องบนส่วนต่อประสานกับเกลียว ในทางตรงกันข้าม ค่า l ที่เป็นลบจะแสดงถึงการเยื้องศูนย์
อับดุลและดีนศึกษาการขึ้นรูปเฟืองตรงโดยใช้เทคนิคการหาค่าขอบบน พวกเขาตั้งสมมติฐานว่ารูปทรงของฟันเฟืองจะเป็นเส้นตรง นอกจากนี้พวกเขายังตรวจสอบแรงดันการขึ้นรูปที่ไม่เป็นมิติของเฟืองร่องฟัน เฟืองตรงแบบร่องฟันมักใช้ในมอเตอร์ เกียร์ และสว่าน ความแข็งแรงของเฟืองตรงและเฟืองร่องฟันขึ้นอยู่กับรัศมีและเส้นผ่านศูนย์กลางของฟันเฟืองเป็นหลัก
เฟืองเดือยสแตนเลส SUS303 และ SUS304

เฟืองเดือยสแตนเลสผลิตขึ้นโดยใช้เทคนิคที่แตกต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับวัสดุและการใช้งาน กระบวนการที่ใช้กันมากที่สุดคือการตัด กระบวนการอื่นๆ ได้แก่ การรีด การหล่อ และการตีขึ้นรูป นอกจากนี้ ยังมีการผลิตเฟืองเดือยพลาสติกโดยการฉีดขึ้นรูป ขึ้นอยู่กับปริมาณการผลิตที่ต้องการ เฟืองเดือยสแตนเลส SUS303 และ SUS304 สามารถผลิตได้จากวัสดุหลากหลายชนิด รวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนโครงสร้าง S45C เหล็กหล่อสีเทา FC200 โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก C3604 พลาสติกวิศวกรรม MC901 และสแตนเลส
ความแตกต่างระหว่างเฟืองเดือยสแตนเลส 304 และ 303 อยู่ที่องค์ประกอบทางเคมี สแตนเลสทั้งสองชนิดมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน แต่มีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน จีนและญี่ปุ่นใช้ตัวอักษร SUS304 และ SUS303 ซึ่งหมายถึงระดับองค์ประกอบที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับสแตนเลสส่วนใหญ่ เกรดที่แตกต่างกันสองเกรดนี้ผลิตขึ้นเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม เช่น เฟืองดาวเคราะห์และเฟืองเดือย

เฟืองเดือยสแตนเลส

มีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณาในการเลือกซื้อเฟืองเดือยสแตนเลส รวมถึงระยะห่างระหว่างฟัน จำนวนฟันต่อหน่วยเส้นผ่านศูนย์กลาง และความเร็วเชิงมุมของฟัน ลักษณะเหล่านี้ล้วนมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของเฟืองเดือย และการวัดขนาดที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นต่อการออกแบบและการทำงานของเฟืองเดือย ผู้ที่อยู่ในอุตสาหกรรมควรคุ้นเคยกับคำศัพท์ที่ใช้ในการอธิบายชิ้นส่วนเฟืองเดือย เพื่อให้เกิดความชัดเจนทั้งในการผลิตและการสั่งซื้อ
เฟืองเดือยเป็นเฟืองทรงกระบอกที่มีความแม่นยำสูง มีฟันขนานกันเรียงอยู่บนขอบ ใช้ในงานต่างๆ เช่น เครื่องยนต์เรือ เครื่องกว้าน อุปกรณ์ก่อสร้าง อุปกรณ์ทำสวนและสนามหญ้า ระบบขับเคลื่อนกังหัน ปั๊ม เครื่องเหวี่ยง และเครื่องจักรอื่นๆ อีกมากมาย โดยทั่วไปแล้ว เฟืองเดือยทำจากสแตนเลสและมีความทนทานสูง เป็นเฟืองประเภทที่ใช้กันมากที่สุด
เฟืองเดือยสแตนเลสมีรูปทรงและขนาดที่หลากหลาย โดยทั่วไปแล้วเฟืองเดือยสแตนเลสจะทำจากสแตนเลส SUS304 หรือ SUS303 ซึ่งใช้เนื่องจากมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปได้ดีกว่า จากนั้นเฟืองเหล่านี้จะผ่านกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนร่วมกับการไนไตรดิ้งหรือการเหนี่ยวนำพื้นผิวฟัน แตกต่างจากเฟืองทั่วไปที่ต้องเจียรฟันหลังจากอบชุบด้วยความร้อน เฟืองเดือยสแตนเลสมีอัตราการสึกหรอต่ำและมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปสูง

แก้ไขโดย CX 2023-06-07