為什麼小齒輪齒寬比大齒輪大?

2021-02-15 EDC電驅未來
這個問題很專業，也很值得機械設計工程師們多多的注意，其實這是一個設計細節的問題。下面就我的認知對這個問題做一個介紹（不一定全面，但也是自己的思考所得），也希望有更多的專業大牛能夠加入到這個技術問題的討論中來，解惑答疑。首先要說一下，齒輪的寬度是如何定義的，先上一個齒輪的零件圖。根據《機械設計手冊》成大先主編版的推薦（第三冊，P14-150頁）：F=（1.2—1.5）D，F  f所以在設計單個齒輪零件的時候，如果你對齒輪的寬度不能做很好的確定，可以通過這個公式來計算，基本上是不會有太大的問題的，除非是有其它的很特殊的要求和應用。接下來就是分析一下大小齒輪嚙合的時候，它們的寬度如何選擇的問題，這也是有相應的「經驗公式」的，其實很多設計就是這樣的簡單，你只要學會用這些經驗公式就行了，可以避免很多所謂的強度和剛性校核。我們還是從一個大小齒輪嚙合圖來說明一下如何取他們之間的相對值，上圖：根據《機械設計手冊》成大先主編版的推薦（第三冊，P14-153頁）： 其具體描述為：為了便於裝配，通常小齒輪的齒寬比大齒輪齒寬要寬5—10mm。這也是一個經驗公式，也是可以直接使用的，這對我們的設計是非常有幫助的，很多東西為什麼別人定的就那麼合理，特別是在裝配的過程中，為什麼能夠做得得心應手，其實別人在設計的時候，任何零件的尺寸定義都是有根據的，不是胡亂的拼湊的，這也設計老手和菜鳥的區別所在。 那現在我們來回答一個問題：為什麼小齒輪要比大齒輪寬一點？根據我個人的理解，主要可以從下面幾個方面來分析，首先還是要上一個圖。上面這個圖就是兩個等寬的齒輪的「大概率」裝配效果，從這個圖我們可以來解釋一下，提主的這個問題究竟是什麼樣的原因考慮的。 1、在設備裝配的過程中，因為各個裝配零件在機械加工過程中的加工誤差會直接導致後續的裝配誤差，如果這個誤差發生累計，那就很容易發生齒輪錯位的問題，而且這樣的裝配問題絕對是大概率事件，除非在設計上有「調整墊」的環節，否則單純的靠零件的加工精度來保障裝配精度是不可能的，一旦發生如上圖的裝配誤差，就會導致齒輪在傳動過程中的多種問題發生，例如傳遞扭矩的能力會減小，因為齒輪的接觸面積會變小；齒輪磨損不均勻，因為有的位置沒有完全嚙合；容易導致齒輪發生異響，特別是在齒輪的使用過程中。2、為什麼是小齒輪寬而不是大齒輪寬，這主要是從齒輪的材料成本和加工成本來考慮，小齒輪做寬一點，相比之下不會需要那麼多材料，在加工上也會變得簡單很多，而且在裝配的時候，裝配難度上也會降低一些，因為這些都是鋼製品，質量是非常重的，如果你還在一個大齒輪上加「肉」，那也就意味這個這個零件更重，重大零件的裝配是個很麻煩的事情。3、外觀考慮，其實在很多機械產品裡，齒輪的嚙合會成為很多人的關注焦點，如果設計成等寬的齒輪，一旦裝配的時候出現錯位，就會讓整個產品顯得很「隨意」，這對產品的質量是一個很嚴重的打擊，如果形成這種設計上的不對稱，那可以歸結為主觀設計思路的問題，不會對產品的質量產生負面影響。當然這是我很看重的一個點，你可以忽略這個說話。

其實很多不緊要的位置，很多人也會設計成一樣的寬度，這並沒有很嚴格的要求，尤其是很多沒有經過足夠訓練的新手們，根本就沒有能力去認知這個問題，他們看不到這個區別，所以也就談不上什麼思考了。很多時候，優秀與卓越之間往往就是「毫釐之差」而已，別人之所以別你更專業，也不過是多注意了幾個細節而已。當然，細節會帶來很大的價值和你意想不到的結果。


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