Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 面齒輪

2007年6月12日 星期二

面齒輪

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B94611034 張延瑋



面齒輪傳動裝置的主要包括一圓柱齒輪及一面齒輪結合而成,用來傳遞傳動軸
與被動軸包函一交角之運動,面齒輪較傘齒輪多了一軸方向之裝配自由度的優點且
對裝配誤差較不敏感,較易於齒形修整與背隙調整,也有較高的接觸率,但面齒輪的應
用受到相當的限制在於面寬問題,如內徑有過切問題,外徑有尖角。強度上受到相當的
限制,所以常使用於低速、低動力傳動,但如能以系統的方法避開設計限制,面齒輪對
之傳動將有相當大之效用。

面齒輪不只應用在釣魚捲線器無鏈式腳踏車及機車化油器等低速、低動力系統上,
根據波音公司對面齒輪的一項報導,面齒輪驅動系統已相當多應用於的需要高速、高動力
的航空器上,如直升機的設計要求輕量化,若以面齒輪做分擔動力傳輸可達上述目的面齒輪應用
於直升機傳動系統),且在NASA Lewis螺旋斜齒輪測試機上對四組面齒輪(1/2尺寸)100%及200%設計扭力,19100 rpm小齒輪轉速,三仟萬轉之測試,由測試的結果顯示面齒輪能合適於高速、高動力傳輸的應用。


魚捲線器上


-機車化油器之零件


-直升機傳動系統

討論面齒輪之應用範圍就必需先比較一般常用來改變傳動方向之傘齒輪與面齒輪之差別,面齒輪
組擁有一個相當便宜之圓柱小齒輪(正齒輪或螺旋齒輪),不僅易於製造及替換且比起傘齒輪來說,對
於安裝位置的不敏感,在於齒形修整方面也有相當之彈性。因為面齒輪組之圓柱小齒輪多了軸方向之自由度且在徑向也不敏感,用於需要相當高精度之分擔動力系統上有相當大之好處。


傘齒輪與面齒輪在直升機傳動系統上比較

但面齒輪組之設計限制就比傘齒輪組嚴格,面齒輪組大都應用於減速比大於3.5以上,因為面齒輪與圓柱齒輪之節曲面不平行,只有在P點重合,所以面齒輪之面寬是最大之問題,在內徑有過切現象如(應用於直升機傳動系統圖中A截面),在外徑有齒形變尖現象(圖1之B截面),且在齒輪
接觸線上常嚙合於內端部分,所以需要從齒形修整上下工夫。



傘齒輪與面齒輪幾何圖比較


面齒輪齒形圖(圖1)


- 面齒輪齒形圖(圖1)

針對面齒輪設計及製造上,國立中正大學精密傳動實驗室發展一套商用軟體面齒輪齒形設計軟
體(如下圖),可設計面齒輪齒形,預防內徑過切、外徑變尖,齒形修整,嚙合模擬,並輸出3D-CAD模型以供製造(如圖),輸出齒輪量測程式以供檢測。



面齒輪齒形設計軟體




-面齒輪3D-CAD模型



-面齒輪檢測過程

齒形修整於面齒輪上,依照面齒輪與小齒輪嚙合接觸線之走向來調整接觸路徑與接觸率,如下圖所示,面齒輪之接觸路徑為紅色點,粉紅色為模擬接觸齒印



面齒輪設計分析軟體之接觸區與運動曲線圖表

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