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齒輪技術 FAQ

齒輪的中心距離

問:
齒輪的中心距離應如何決定,它與齒隙的關係為何?
在設計時應以標準中心距離為基準來加工齒輪,或是以零齒隙齒輪為基準在裝配時再將中心距離拉開賦予齒隙?

答:
齒輪的齒隙是用來,吸收齒輪精度的誤差、吸收中心距離的誤差、方便潤滑油的進入、預留齒輪運轉後的熱膨脹空間…。

理論上,齒輪在正常嚙合時,齒輪對的節圓應會相切,所以齒輪的中心距離是二齒輪的節圓半徑和。

當齒輪是以理論齒厚來加工時,如果齒輪又是裝配在理論的中心距離(a)下,如果安裝得下(在一點公差都沒有的情形下,通常是裝不下的),這時的齒隙值理論上是「0」

問題來了;零齒隙在運轉上將會發生種種困擾。

拜漸開線齒形之賜,中心距離的變化不會影響齒輪的嚙合及傳輸比例。如果是擺線齒形齒輪,則中心距離些微的變化,都會影響齒輪傳動的速比。

因此,為了讓齒隙不為「0」,我們勢必要將漸開線齒輪之理論中心距離a值拉開一小段距離(jr),讓齒隙(jn)得以生成。

這是站在齒輪為主體的立場上來思考,中心距離是被動者,是變化值。也許這就是漸開線齒輪在被推廣之初,所標榜優於先一代擺線齒輪的主要原因。以現今的時代來說,使用在修配生產或小量生產的情形下,將中心距離拉開以獲得齒隙的方法可勉強被採用,但不是主流。

而在大量生產或標準化生產的情形下,以中心距離為主體來考量,齒隙則在齒輪滾齒加工時以齒厚的管理(加工得較理論值為小)來賦予,中心距離的值是不得任意被改變的;則是較為廣泛被採用的方法。

以平行軸齒輪對(正齒輪、螺旋齒輪)為例,中心距離的變化量jr與法向齒隙jn的關係式為:

jr=jn/(2xsinαn) 或 jn=jrx2xsinαn
其中;αn=齒直角壓力角

一般而言,中心距離的公差通常會取孔徑公差之H7或H6。近來,由於齒輪精度較高,用在高精密的場合,也有取+-公差的情形,如Js6。
 


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