Utstyr -Gear

To sammengripende gir som overfører rotasjonsbevegelse. Siden det større giret roterer mindre raskt, er dreiemomentet proporsjonalt større. En subtilitet ved dette spesielle arrangementet er at den lineære hastigheten ved stigningsdiameteren er den samme på begge girene.

Flere reduksjonsgir i en mikrobølgeovn (målebånd viser skala)

Støpejerns stikkhjul med trehjul (drevet av et eksternt vannhjul ) som går i inngrep med et tannhjul i støpejern, koblet til en trinse med drivreim . Oljemølle i Storkensohn ( Haut-Rhin ), Frankrike.

Et tannhjul er en roterende sirkulær maskindel som har kuttet tenner eller, i tilfelle av et tannhjul eller tannhjul , innsatte tenner (kalt tannhjul ), som går i inngrep med en annen (kompatibel) tannet del for å overføre (konvertere) dreiemoment og hastighet. Grunnprinsippet bak driften av gir er analogt med det grunnleggende prinsippet for spaker. Et tannhjul kan også uformelt være kjent som et tannhjul . Girede enheter kan endre hastigheten, dreiemomentet og retningen til en strømkilde . Gir av forskjellige størrelser produserer en endring i dreiemoment, og skaper en mekanisk fordel , gjennom deres girforhold , og kan derfor betraktes som en enkel maskin . Rotasjonshastighetene og dreiemomentene til to inngripende tannhjul er forskjellige i forhold til deres diametre. Tennene på de to inngripende tannhjulene har alle samme form.

To eller flere inngripende tannhjul, som arbeider i en sekvens, kalles et girtog eller en transmisjon . Girene i en girkasse er analoge med hjulene i et krysset remskivesystem . En fordel med gir er at tennene på et gir hindrer glidning. I girkasser med flere girforhold - som sykler, motorsykler og biler - refererer begrepet "gir" (f.eks. "første gir") til et girforhold i stedet for et faktisk fysisk gir. Begrepet beskriver lignende enheter, selv når girforholdet er kontinuerlig i stedet for diskret, eller når enheten faktisk ikke inneholder gir, som i en kontinuerlig variabel girkasse .

Videre kan et tannhjul gripe inn i en lineær tannet del, kalt en tannstang , og produsere translasjon i stedet for rotasjon.

Historie

Jerngir, Han-dynastiet

Tidlige eksempler på tannhjul stammer fra det 4. århundre f.Kr. i Kina (Zhan Guo-tider - Senøst- Zhou-dynastiet ), som har blitt bevart ved Luoyang-museet i Henan-provinsen, Kina . De tidligste bevarte girene i Europa ble funnet i Antikythera-mekanismen , et eksempel på en veldig tidlig og intrikat giret enhet, designet for å beregne astronomiske posisjoner. Byggetiden er nå anslått mellom 150 og 100 f.Kr. Tannhjul vises i verk knyttet til Hero of Alexandria , i det romerske Egypt rundt 50 e.Kr., men kan spores tilbake til mekanikken til den aleksandrinske skolen i det ptolemaiske Egypt på 300 -tallet f.Kr. , og ble sterkt utviklet av den greske polymaten Archimedes (287–212) f.Kr.).

Ett-trinns girredusering

Segmentgiret, som mottar/kommuniserer frem- og tilbakegående bevegelse fra/til et tannhjul, bestående av en sektor av et sirkulært tannhjul/ring med tannhjul i periferien, ble oppfunnet av den arabiske ingeniøren Al-Jazari i 1206. Snekkegiret ble oppfunnet i Indisk subkontinent , for bruk i rullebomullsgins , en gang i løpet av 1200-–1300-tallet. Differensialgir kan ha blitt brukt i noen av de kinesiske sørpekende vognene , men den første verifiserbare bruken av differensialgir var av den britiske klokkeprodusenten Joseph Williamson i 1720.

Eksempler på bruksområder for tidlig utstyr inkluderer:

• 1386 e.Kr.: Salisbury Cathedral-klokke : det er verdens eldste mekaniske klokke som fortsatt fungerer.
• c. 1200-–1300-tallet: Ormeutstyret ble oppfunnet som en del av en rullebomullsgin på det indiske subkontinentet .
• c. 1221 e.Kr. Den gearede astrolabben ble bygget i Isfahan som viser månens posisjon i dyrekretsen og dens fase , og antall dager siden nymåne.
• c. 1206 e.Kr.: Al-Jazari oppfant segmentutstyret som en del av en vannløfteanordning.
• 725 CE: De første girede mekaniske klokkene ble bygget i Kina .
• c. 200–265 e.Kr.: Ma Jun brukte tannhjul som en del av en sør-pekende vogn .
• 2. århundre f.Kr.: Antikythera-mekanismen
• I naturen: i bakbena til nymfene til plantehoppe-insektet Issus coleoptratus .

Etymologi

Ordet utstyr er sannsynligvis fra gammelnorsk gørvi (flertall gørvar ) 'bekledning, utstyr,' relatert til gøra , gørva 'å lage, konstruere, bygge; sette i rekkefølge, forberede,' et vanlig verb i gammelnorsk, "brukes i en lang rekke situasjoner fra å skrive en bok til å dresse kjøtt". I denne sammenhengen bekreftet betydningen av "tannhjul i maskineri" først på 1520-tallet; spesifikk mekanisk betydning av 'deler som en motor kommuniserer bevegelse med' er fra 1814; spesifikt av et kjøretøy (sykkel, bil, etc.) innen 1888.

Tannhjul av tre som driver et lanternedrev eller burutstyr

Et støpt tannhjul (over) som går i inngrep med et tannhjul (under). Trehjulene holdes på plass av spiker.

Et tannhjul er en tann på et hjul. Fra mellomengelsk cogge, fra gammelnorsk (sammenlign norsk kugg ('cog'), svensk kugg , kugge ('cog, tooth')), fra proto-germansk * kuggō (sammenlign nederlandsk kogge (' cogboat '), tysk Kock ) , fra proto-indoeuropeisk * gugā ('pukkel, ball') (sammenlign litauisk gugà ('pommel, pukkel, bakke'), fra PIE * gēw- ('å bøye, bue'). Først brukt ca. 1300 i følelsen av "et hjul med tenner eller tannhjul; sent 14c., "tann på et hjul"; tannhjul, tidlig 15c.

Historisk sett var tannhjul tenner laget av tre i stedet for metall, og et tannhjul besto teknisk sett av en serie tannhjulstenner av tre plassert rundt et skjærehjul, der hver tann dannet en type spesialisert "gjennom" tapp- og tappledd . Hjulet kan være laget av tre, støpejern eller annet materiale. Trehjul ble tidligere brukt når store metalltannhjul ikke kunne kuttes, når den støpte tannen ikke engang hadde tilnærmet riktig form, eller størrelsen på hjulet gjorde produksjonen upraktisk.

Tannhjulene var ofte laget av lønnetre . I 1967 hadde Thompson Manufacturing Company i Lancaster, New Hampshire fortsatt en veldig aktiv virksomhet med å levere titusenvis av lønnetenner per år, for det meste for bruk i papirfabrikker og gristfabrikker , noen som dateres tilbake over 100 år. Siden et trehjul utfører nøyaktig samme funksjon som en støpt eller bearbeidet metalltann, ble ordet brukt i forlengelse av begge, og skillet har generelt gått tapt.

Sammenligning med drivmekanismer

Det bestemte forholdet som tenner gir gir gir en fordel i forhold til andre drivverk (som trekkdrev og kileremmer ) i presisjonsmaskiner som klokker som er avhengig av et eksakt hastighetsforhold. I tilfeller der fører og følger er proksimale, har gir også en fordel fremfor andre drivverk i det reduserte antallet deler som kreves. Ulempen er at gir er dyrere å produsere og smørekravene kan medføre høyere driftskostnader per time.

Typer

Utvendig versus innvendig gir

Innvendig utstyr

Et eksternt gir er et med tennene dannet på den ytre overflaten av en sylinder eller kjegle. Omvendt er et internt gir ett med tennene dannet på den indre overflaten av en sylinder eller kjegle. For vinkelgir er et innvendig gir et med stigningsvinkelen over 90 grader. Interne gir forårsaker ikke reversering av utgående akselretning.

Spur

Spur gear

Spurgear eller rettskårne tannhjul er den enkleste typen gir. De består av en sylinder eller skive med tenner som stikker radialt ut. Selv om tennene ikke er rettsidige (men vanligvis av spesiell form for å oppnå et konstant drivforhold, hovedsakelig uvoldige , men sjeldnere cykloidale ), er kanten på hver tann rett og innrettet parallelt med rotasjonsaksen. Disse tannhjulene griper riktig sammen bare hvis de er montert på parallelle aksler. Ingen aksialkraft skapes av tannbelastningene. Tanngir er utmerket i moderate hastigheter, men har en tendens til å støye i høye hastigheter.

Helical

Et utvendig kontaktspiralformet gir i aksjon

Heliske gir
Topp: parallell konfigurasjon
Nederst: krysset konfigurasjon

Spiralformede eller "tørre faste" gir gir en forfining i forhold til cylindriske tannhjul. Forkantene på tennene er ikke parallelle med rotasjonsaksen, men er satt i en vinkel. Siden tannhjulet er buet, gjør denne vinklingen at tannen er et segment av en helix . Spiralformede tannhjul kan gripes i parallelle eller kryssede orienteringer. Førstnevnte refererer til når akslene er parallelle med hverandre; dette er den vanligste orienteringen. I sistnevnte er akslingene ikke-parallelle, og i denne konfigurasjonen er girene noen ganger kjent som "skew gears".

De vinklede tennene griper mer gradvis inn enn tannhjulstennene, noe som får dem til å løpe jevnere og roligere. Med parallelle spiralformede tannhjul får hvert tannpar først kontakt på et enkelt punkt på den ene siden av tannhjulet; en bevegelig kontaktkurve vokser deretter gradvis over tannflaten til et maksimum, for så å trekke seg tilbake til tennene bryter kontakten ved et enkelt punkt på motsatt side. I cylindriske tannhjul møtes plutselig tenner ved en linjekontakt over hele bredden, noe som forårsaker stress og støy. Sporgir gir en karakteristisk sutring i høye hastigheter. Av denne grunn brukes cylindriske tannhjul i lavhastighetsapplikasjoner og i situasjoner der støykontroll ikke er et problem, og spiralformede gir brukes i høyhastighetsapplikasjoner, stor kraftoverføring eller der støyreduksjon er viktig. Hastigheten anses som høy når stigningslinjehastigheten overstiger 25 m/s.

En ulempe med spiralformede tannhjul er en resulterende skyvekraft langs girets akse, som må tilpasses av passende trykklager . Imidlertid kan dette problemet gjøres om til en fordel når du bruker et fiskebeinsgir eller dobbeltspiralformet gir , som ikke har aksialtrykk - og også gir selvinnstilling av girene. Dette resulterer i mindre aksialkraft enn et sammenlignbart sylindrisk tannhjul.

En annen ulempe med spiralformede tannhjul er også en større grad av glidefriksjon mellom tennene i inngrep, ofte adressert med tilsetningsstoffer i smøremidlet.

Skjev tannhjul

For en "krysset" eller "skjev" konfigurasjon, må girene ha samme trykkvinkel og normal stigning; spiralvinkelen og håndheten kan imidlertid være forskjellig. Forholdet mellom de to skaftene er faktisk definert av spiralvinkelen(e) til de to skaftene og handedness, som definert:

${\displaystyle E=\beta _{1}+\beta _{2}}$for gir av samme hånd,

${\displaystyle E=\beta _{1}-\beta _{2}}$for gir med motsatt hånd,

hvor er skruevinkelen for giret. Den kryssede konfigurasjonen er mindre mekanisk forsvarlig fordi det kun er en punktkontakt mellom tannhjulene, mens det i den parallelle konfigurasjonen er en linjekontakt. ${\displaystyle \beta }$

Ganske vanlig brukes spiralformede tannhjul med spiralvinkelen til den ene som har negativ av spiralvinkelen til den andre; et slikt par kan også bli referert til som å ha en høyrehendt helix og en venstrehendt helix med like vinkler. De to like, men motsatte vinklene legger til null: vinkelen mellom akslene er null - det vil si at akslene er parallelle . Der summen eller differansen (som beskrevet i ligningene ovenfor) ikke er null, krysses akslene . For aksler krysset i rette vinkler er helixvinklene av samme hånd fordi de må øke til 90 grader. (Dette er tilfellet med tannhjulene i illustrasjonen ovenfor: de griper riktig inn i den kryssede konfigurasjonen: for den parallelle konfigurasjonen bør en av skruevinklene reverseres. De illustrerte girene kan ikke gå i inngrep med akslene parallelle.)

• 3D-animasjon av spiralformede tannhjul (parallell akse)
• 3D-animasjon av spiralformede tannhjul (krysset akse)

Dobbelt spiralformet

Fiskebeinsgir

Doble spiralformede tannhjul overvinner problemet med aksial skyvekraft presentert av enkle spiralformede tannhjul ved å bruke et dobbelt sett med tenner, skråstilt i motsatte retninger. Et dobbeltspiralformet gir kan betraktes som to speilformete skruehjul montert tett sammen på en felles aksel. Dette arrangementet kansellerer den netto aksiale skyvekraften, siden hver halvdel av giret skyver i motsatt retning, noe som resulterer i en netto aksial kraft på null. Dette arrangementet kan også fjerne behovet for trykklager. Imidlertid er dobbeltspiralformede gir vanskeligere å produsere på grunn av deres mer kompliserte form.

Fiskebeingir er en spesiell type spiralformede tannhjul. De har ikke et spor i midten slik noen andre doble spiralformede tannhjul har; de to spiralformede tannhjulene er sammenføyd slik at tennene deres danner en V-form. Dette kan også brukes på vinkelgir , som i sluttkjøringen til Citroën Type A.

For begge mulige rotasjonsretninger eksisterer det to mulige arrangementer for de motsatt orienterte spiralformede tannhjulene eller tannhjulsflatene. Den ene ordningen kalles stabil, og den andre ustabil. I et stabilt arrangement er de spiralformede tannhjulsflatene orientert slik at hver aksialkraft er rettet mot midten av tannhjulet. I et ustabilt arrangement er begge aksialkreftene rettet bort fra midten av giret. I begge arrangementene er den totale (eller netto ) aksiale kraften på hvert gir null når girene er riktig justert. Hvis tannhjulene blir feiljustert i aksial retning, genererer det ustabile arrangementet en nettokraft som kan føre til demontering av girtoget, mens det stabile arrangementet genererer en netto korrigerende kraft. Hvis rotasjonsretningen reverseres, reverseres også retningen til aksialtrykkene, slik at en stabil konfigurasjon blir ustabil, og omvendt.

Stabile dobbeltspiralformede gir kan byttes direkte med cylindriske tannhjul uten behov for forskjellige lagre.

Skråkant

Vinkelgir som betjener en låsport

Trehjul satt i skråkantede hjul som driver en kvernstein . Legg merke til tannhjul av tre i bakgrunnen.

Et konisk tannhjul er formet som en rett sirkulær kjegle med det meste av spissen avskåret . Når to skrå tannhjul går i inngrep, må deres imaginære toppunkter oppta samme punkt. Skaftaksene deres krysser også på dette punktet, og danner en vilkårlig ikke-rett vinkel mellom akslingene. Vinkelen mellom akslene kan være alt unntatt null eller 180 grader. Koniske tannhjul med like mange tenner og akselakser i 90 grader kalles gjærings- (US) eller gjæringsgir (UK).

Spiralfas

Spiral vinkelgir

Spiral vinkelgir kan produseres som Gleason-typer (sirkulær bue med ikke-konstant tanndybde), Oerlikon- og Curvex-typer (sirkulær bue med konstant tanndybde), Klingelnberg Cyclo-Palloid (Epicycloid med konstant tanndybde) eller Klingelnberg Palloid. Spiral vinkelgir har de samme fordelene og ulempene i forhold til sine rettskårede kusiner som spiralformede tannhjul har til cylindriske tannhjul. Rette vinkelgir brukes vanligvis bare ved hastigheter under 5 m/s (1000 fot/min), eller, for små gir, 1000 rpm

Merk: Den sylindriske tannhjulsprofilen tilsvarer en evolvent, men den koniske tannprofilen tilsvarer en oktoid. Alle tradisjonelle vinkelgirgeneratorer (som Gleason, Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) produserer vinkelgir med en oktoidal tannprofil. VIKTIG: For 5-akse freste koniske girsett er det viktig å velge samme beregning/oppsett som den konvensjonelle produksjonsmetoden. Forenklede beregnede koniske tannhjul på grunnlag av ekvivalent sylindrisk tannhjul i normalsnitt med evolvent tannform viser en avvikende tannform med redusert tannstyrke med 10-28 % uten offset og 45 % med offset [Diss. Hünecke, TU Dresden]. Videre forårsaker de "involute koniske girsettene" mer støy.

Hypoid

Hypoid utstyr

Hypoide gir ligner spiralfasede gir, bortsett fra at akselaksene ikke krysser hverandre. Stigningsoverflatene virker koniske, men for å kompensere for den forskjøvede akselen er de faktisk omdreiningshyperboloider . Hypoide gir er nesten alltid designet for å fungere med aksler på 90 grader. Avhengig av hvilken side akselen er forskjøvet til, i forhold til vinklingen av tennene, kan kontakten mellom hypoide tannhjulstenner være enda jevnere og mer gradvis enn med spiralskive tannhjulstenner, men også ha en glidende virkning langs tennene som går i grep når den roterer og derfor vanligvis krever noen av de mest tyktflytende typene girolje for å unngå at den ekstruderes fra de sammenfallende tannflatene, betegnes oljen normalt HP (for hypoid) etterfulgt av et tall som angir viskositeten. Tanndrevet kan også utformes med færre tenner enn et spiralformet vinkeldrev, med det resultat at girforhold på 60:1 og høyere er mulige ved bruk av et enkelt sett med hypoidgir. Denne stilen av utstyr er mest vanlig i motorkjøretøyer, sammen med en differensial . Mens et vanlig (ikke-hypoid) ring-og-pinion-girsett er egnet for mange bruksområder, er det ikke ideelt for kjøretøydrivverk fordi det genererer mer støy og vibrasjoner enn en hypoid gjør. Å bringe hypoidgir til markedet for masseproduksjonsapplikasjoner var en teknisk forbedring på 1920-tallet.

Kroneutstyr

Kroneutstyr

Krongear eller kontragir er en spesiell form for skrågir hvis tenner stikker ut i rette vinkler på hjulets plan; i sin orientering ligner tennene punktene på en krone. Et kronegir kan bare gripe nøyaktig sammen med et annet vinkelgir, selv om krongir noen ganger sees i inngrep med cylindriske tannhjul. Et kroneutstyr er også noen ganger masket med en escapement som finnes i mekaniske klokker.

Mark

Snekkeutstyr

4-starts snekke og hjul

Ormer ligner skruer . En orm er masket med et ormehjul , som ligner på et cylindrisk tannhjul .

Snekke-og-gir-sett er en enkel og kompakt måte å oppnå et høyt dreiemoment, lavhastighets girforhold. For eksempel er spiralformede gir normalt begrenset til girforhold på mindre enn 10:1, mens snekke-og-girsett varierer fra 10:1 til 500:1. En ulempe er potensialet for betydelig glidevirkning, noe som fører til lav effektivitet.

Et snekkegir er en art av spiralformet tannhjul, men skruevinkelen er vanligvis noe stor (nær 90 grader) og kroppen er vanligvis ganske lang i aksial retning. Disse egenskapene gir den skrueaktige egenskaper. Skillet mellom en orm og et spiralformet tannhjul er at minst én tann vedvarer for en full rotasjon rundt spiralen. Hvis dette skjer, er det en "orm"; hvis ikke, er det et "spiralformet gir". En orm kan ha så få som én tann. Hvis den tannen vedvarer i flere omdreininger rundt helixen, ser ormen overfladisk ut til å ha mer enn én tann, men det man faktisk ser er den samme tannen som dukker opp igjen med intervaller langs ormen. Den vanlige skrunomenklaturen gjelder: en entannet snekke kalles enkeltgjenger eller enkeltstart ; en orm med mer enn én tann kalles flertråd eller flertråd . Helixvinkelen til en orm er vanligvis ikke spesifisert. I stedet er blyvinkelen, som er lik 90 grader minus spiralvinkelen, gitt.

I et orm-og-girsett kan ormen alltid drive giret. Men hvis utstyret prøver å drive ormen, kan det eller ikke lykkes. Spesielt hvis blyvinkelen er liten, kan tannhjulets tenner ganske enkelt låse seg mot ormens tenner, fordi kraftkomponenten periferisk til ormen ikke er tilstrekkelig til å overvinne friksjonen. I tradisjonelle spillebokser er det imidlertid giret som driver ormen, som har en stor spiralvinkel. Dette nettet driver hastighetsbegrenservingene som er montert på snekkeakselen.

Snekke-og-gir-sett som låser seg kalles selvlåsende , som med fordel kan brukes, som når det er ønskelig å stille inn posisjonen til en mekanisme ved å dreie snekken og deretter få mekanismen til å holde den posisjonen. Et eksempel er maskinhodet som finnes på noen typer strengeinstrumenter .

Hvis giret i et snekke-og-girsett er et vanlig spiralgir, oppnås bare ett enkelt kontaktpunkt. Hvis middels til høy kraftoverføring er ønskelig, modifiseres tannformen på tannhjulet for å oppnå mer intim kontakt ved å få begge tannhjulene delvis til å omslutte hverandre. Dette gjøres ved å lage både konkave og sammenføye dem på et setepunkt ; dette kalles et kjegledrev eller "Dobbelt omhylling".

Snekkegir kan være høyre- eller venstrehendte, i henhold til den lenge etablerte praksisen for skrugjenger.

• 3D-animasjon av et sett med ormeutstyr

Ikke-sirkulær

Ikke-sirkulære gir

Ikke-sirkulære gir er designet for spesielle formål. Mens et vanlig gir er optimalisert for å overføre dreiemoment til et annet engasjert element med minimal støy og slitasje og maksimal effektivitet , kan hovedmålet til et ikke-sirkulært gir være utvekslingsvariasjoner , akselforskyvninger og mer. Vanlige bruksområder inkluderer tekstilmaskiner, potensiometre og kontinuerlig variable transmisjoner .

Tannstang

Tannstanggir

Et stativ er en tannstang eller stang som kan betraktes som et sektorgir med en uendelig stor krumningsradius . Dreiemoment kan konverteres til lineær kraft ved å sette sammen en tannstang med et rundt tannhjul som kalles et tannhjul : tannhjulet svinger mens tannstangen beveger seg i en rett linje. En slik mekanisme brukes i biler for å konvertere rotasjonen av rattet til venstre-til-høyre-bevegelsen til strekkstangen (e).

Tannstang er også med i teorien om girgeometri, der for eksempel tannformen til et utskiftbart sett med tannhjul kan spesifiseres for tannstangen (uendelig radius), og tannformene for tannhjul med bestemte faktiske radier er da utledet fra det . Tannstangtypen brukes også i en tannstangjernbane .

Episyklisk girtog

Episyklisk giring

Ved episyklisk giring beveger en eller flere av giraksene seg. Eksempler er sol- og planetgiring (se nedenfor), sykloidal drev , automatiske girkasser og mekaniske differensialer .

Sol og planet

Sol (gul) og planet (rød) giring

Sol- og planetgiring er en metode for å konvertere frem- og tilbakegående bevegelse til roterende bevegelse som ble brukt i dampmaskiner . James Watt brukte det på sine tidlige dampmotorer for å komme rundt patentet på sveiven , men det ga også fordelen med å øke svinghjulshastigheten slik at Watt kunne bruke et lettere svinghjul.

I illustrasjonen er solen gul, planeten rød, den frem- og tilbakegående armen er blå, svinghjulet er grønt og drivakselen er grå.

Harmonisk utstyr

Harmonisk giring

Et harmonisk gir eller strain wave gear er en spesialisert girmekanisme som ofte brukes i industriell bevegelseskontroll , robotikk og romfart for sine fordeler i forhold til tradisjonelle girsystemer, inkludert mangel på tilbakeslag, kompakthet og høye girforhold.

Selv om diagrammet ikke viser den riktige konfigurasjonen, er det et "timingsutstyr", konvensjonelt med langt flere tenner enn et tradisjonelt gir for å sikre en høyere grad av presisjon.

Burutstyr

Burutstyr i Pantigo Windmill, Long Island (med drivhjulet utkoblet)

Et burutstyr , også kalt et lanternedrev eller lanternedrev , har sylindriske stenger for tenner, parallelt med akselen og arrangert i en sirkel rundt den, omtrent som stengene på et rundt fuglebur eller lykt. Monteringen holdes sammen av skiver i hver ende, som tannstengene og akselen er satt inn i. Burgir er mer effektive enn solide tannhjul, og skitt kan falle gjennom stengene i stedet for å bli fanget og øke slitasjen. De kan konstrueres med svært enkle verktøy da tennene ikke dannes ved kutting eller fresing, men snarere ved å bore hull og sette inn stenger.

Noen ganger brukt i klokker, bør burutstyret alltid drives av et tannhjul, ikke brukes som driver. Burutstyret ble i utgangspunktet ikke foretrukket av konservative klokkeprodusenter. Det ble populært i tårnklokker der skitne arbeidsforhold var mest vanlig. Innenlandske amerikanske klokkebevegelser brukte dem ofte.

Sykloid gir

Magnetisk utstyr

Alle tannhjulene til hver girkomponent i magnetiske tannhjul fungerer som en konstant magnet med periodisk veksling av motsatte magnetiske poler på sammenfallende overflater. Girkomponenter er montert med en tilbakeslagsevne som ligner på andre mekaniske gir. Selv om de ikke kan utøve like mye kraft som et tradisjonelt gir på grunn av begrensninger på magnetisk feltstyrke, fungerer slike gir uten berøring og er dermed immune mot slitasje, har svært lav støy, ingen krafttap fra friksjon og kan skli uten skade, noe som gjør dem svært pålitelige. . De kan brukes i konfigurasjoner som ikke er mulig for gir som må fysisk berøre og kan operere med en ikke-metallisk barriere som fullstendig skiller drivkraften fra lasten. Den magnetiske koblingen kan overføre kraft inn i et hermetisk forseglet kabinett uten å bruke en radiell akseltetning , som kan lekke.

Nomenklatur

Generell

Rotasjonsfrekvens , n _

Målt i rotasjon over tid, for eksempel omdreininger per minutt (RPM eller rpm).

Vinkelfrekvens , ω

Målt i radianer/sekund . 1  RPM = 2π  rad/minutt = π/30  rad/sekund.

Antall tenner, N

Hvor mange tenner et tannhjul har, et heltall . Ved ormer er det antall trådstarter som ormen har.

Tannhjul

Det største av to samvirkende gir eller et gir alene.

Pinion

Det minste av to samvirkende gir.

Kontaktvei

Bane etterfulgt av kontaktpunktet mellom to inngripende tannhjul.

Handlingslinje, trykklinje

Linje som kraften mellom to inngripende tannhjulstenner rettes langs. Den har samme retning som kraftvektoren. Generelt endres handlingslinjen fra øyeblikk til øyeblikk i løpet av inngrepsperioden for et par tenner. For evolvente tannhjul er imidlertid tann-til-tann-kraften alltid rettet langs samme linje - det vil si at handlingslinjen er konstant. Dette innebærer at for evolvente tannhjul er kontaktbanen også en rett linje, sammenfallende med handlingslinjen – slik tilfellet faktisk er.

Akser

Omdreiningsaksen for giret; senterlinje på skaftet.

Pitch-punkt

Punkt der handlingslinjen krysser en linje som forbinder de to giraksene.

Stigningssirkel, stigningslinje

Sirkel sentrert på og vinkelrett på aksen, og passerer gjennom stigningspunktet. En forhåndsdefinert diametral posisjon på giret hvor den sirkulære tanntykkelsen, trykkvinkelen og skruevinklene er definert.

Stigningsdiameter, d

En forhåndsdefinert diametral posisjon på giret hvor den sirkulære tanntykkelsen, trykkvinkelen og skruevinklene er definert. Standard stigningsdiameter er en designdimensjon og kan ikke måles, men er et sted der andre målinger utføres. Verdien er basert på antall tenner ( N ​​), normalmodulen ( m n _; eller normal diametral stigning, P _d ), og helixvinkelen ( ): ${\displaystyle \psi }$

${\displaystyle d={\frac {Nm_{n}}{\cos \psi }}}$i metriske enheter eller i keiserlige enheter.${\displaystyle d={\frac {N}{P_{d}\cos \psi }}}$

Modul eller modul, m

Siden det er upraktisk å beregne sirkulær stigning med irrasjonelle tall , bruker mekaniske ingeniører vanligvis en skaleringsfaktor som erstatter den med en vanlig verdi i stedet. Dette er kjent som modulen eller modulen til hjulet og er ganske enkelt definert som:

${\displaystyle m={\frac {p}{\pi }}}$

hvor m er modulen og p den sirkulære stigningen. Modulenhetene er vanligvis millimeter ; en engelsk modul brukes noen ganger med enhetene tommer . Når den diametrale tonehøyden, DP, er i engelske enheter,

${\displaystyle m={\frac {25.4}{DP}}}$i konvensjonelle metriske enheter.

Avstanden mellom de to aksene blir:

${\displaystyle a={\frac {m}{2}}(z_{1}+z_{2})}$

der a er akseavstanden, z ₁ og z ₂ er antall tannhjul (tenner) for hvert av de to hjulene (tannhjul). Disse tallene (eller i det minste ett av dem) velges ofte blant primtallene for å skape en jevn kontakt mellom hvert tannhjul på begge hjulene, og derved unngå unødvendig slitasje og skade. En jevn ensartet girslitasje oppnås ved å sikre at tanntellingen til de to tannhjulene som går i inngrep er relativt gode i forhold til hverandre; dette skjer når den største felles divisor (GCD) for hvert tannhjul er lik 1, f.eks. GCD(16,25)=1; hvis et girforhold på 1:1 er ønsket, kan et relativt førsteklasses gir settes inn mellom de to girene; dette opprettholder forholdet 1:1, men reverserer girretningen; et andre, relativt førsteklasses gir kan også settes inn for å gjenopprette den opprinnelige rotasjonsretningen mens man opprettholder jevn slitasje med alle 4 girene i dette tilfellet. Mekaniske ingeniører, i det minste på det kontinentale Europa, bruker vanligvis modulen i stedet for sirkulær tonehøyde. Modulen, akkurat som den sirkulære stigningen, kan brukes til alle typer tannhjul, ikke bare evolventbaserte rette tannhjul.

Driftsstigningsdiametre

Diametre bestemmes ut fra antall tenner og senteravstanden som girene fungerer på. Eksempel på pinion:

${\displaystyle d_{w}={\frac {2a}{u+1}}={\frac {2a}{{\frac {z_{2}}{z_{1}}}+1}}.}$

Pitch overflate

I sylindriske tannhjul, sylinder dannet ved å projisere en stigningssirkel i aksial retning. Mer generelt, overflaten dannet av summen av alle stigningssirklene når man beveger seg langs aksen. For vinkelgir er det en kjegle.

Handlingsvinkel

Vinkel med toppunktet i girsenteret, ett ben på punktet der parrende tenner først kommer i kontakt, det andre benet på punktet der de løsner.

Handlingsbue

Segment av en stigningssirkel dekket av virkningsvinkelen.

Trykkvinkel ,${\displaystyle \theta }$

Komplementet av vinkelen mellom retningen som tennene utøver kraft på hverandre, og linjen som forbinder sentrene til de to tannhjulene. For evolvente tannhjul utøver tennene alltid kraft langs aksjonslinjen, som for evolvente tannhjul er en rett linje; og dermed, for evolvente gir, er trykkvinkelen konstant.

Ytre diameter,${\displaystyle D_{o}}$

Diameter på giret, målt fra toppen av tennene.

Rotdiameter

Diameter på tannhjulet, målt ved bunnen av tannen.

Tillegg, a

Radiell avstand fra stigningsoverflaten til det ytterste punktet på tannen.${\displaystyle a={\frac {1}{2}}(D_{o}-D)}$

Dedendum, f

Radiell avstand fra dybden av tanntrauet til stigningsoverflaten.${\displaystyle b={\frac {1}{2}}(D-{\text{rotdiameter}})}$

Hele dybden,${\displaystyle h_{t}}$

Avstanden fra toppen av tannen til roten; det er lik addendum pluss dedendum eller arbeidsdybde pluss klaring.

Klarering

Avstand mellom rotsirkelen til et tannhjul og tilleggssirkelen til kameraten.

Arbeidsdybde

Dybde av inngrep av to gir, det vil si summen av deres driftstillegg.

Sirkulær tonehøyde, s

Avstand fra en side av en tann til den tilsvarende overflaten til en tilstøtende tann på samme tannhjul, målt langs stigningssirkelen.

Diametral stigning, DP

${\displaystyle DP={\frac {N}{d}}={\frac {\pi }{p}}}$

Forholdet mellom antall tenner og stigningsdiameteren. Kan måles i tenner per tomme eller tenner per centimeter, men har konvensjonelt enheter av per tomme diameter. Der modulen, m, er i metriske enheter

${\displaystyle DP={\frac {25.4}{m}}}$i engelske enheter

Grunnsirkel

I evolvente tannhjul genereres tannprofilen av evolventen til grunnsirkelen. Radiusen til grunnsirkelen er noe mindre enn stigningssirkelen

Grunnhøyde, normal tonehøyde,${\displaystyle p_{b}}$

I evolvente tannhjul, avstand fra en side av en tann til den tilsvarende overflaten av en tilstøtende tann på samme tannhjul, målt langs grunnsirkelen

Innblanding

Kontakt mellom tenner på annen måte enn de tiltenkte delene av overflaten

Utskiftbart sett

Et sett med tannhjul, alle som passer sammen med andre

Helical gear

Helix vinkel,${\displaystyle \psi }$

Vinkelen mellom en tangent til helixen og giraksen. Den er null i det begrensende tilfellet med et sylindrisk tannhjul, selv om det også kan betraktes som hypotenusvinkelen.

Normal sirkulær tonehøyde,${\displaystyle p_{n}}$

Sirkulær stigning i planet normalt på tennene.

Tverrgående sirkulær stigning, s

Sirkulær stigning i rotasjonsplanet til giret. Noen ganger bare kalt "sirkulær tonehøyde".${\displaystyle p_{n}=p\cos(\psi )}$

Flere andre helixparametere kan sees enten i normal- eller tverrplanet. Den nedskrevne n indikerer vanligvis normalen.

Snekkeutstyr

Lede

Avstand fra et hvilket som helst punkt på en tråd til det tilsvarende punktet på neste sving på samme tråd, målt parallelt med aksen.

Lineær tonehøyde, s

Avstand fra et hvilket som helst punkt på en tråd til det tilsvarende punktet på den tilstøtende tråden, målt parallelt med aksen. For en entrådet orm er bly og lineær stigning det samme.

Ledningsvinkel,${\displaystyle \lambda }$

Vinkel mellom en tangent til helixen og et plan vinkelrett på aksen. Merk at komplementet til spiralvinkelen vanligvis er gitt for spiralformede tannhjul.

Pitch diameter,${\displaystyle d_{w}}$

Samme som beskrevet tidligere i denne listen. Merk at for en orm måles den fortsatt i et plan vinkelrett på giraksen, ikke et skråplan.

Subscript w angir ormen, subscript g angir tannhjulet.

Tannkontakt

• 

  Kontaktlinje

• 

  Handlingsvei

• 

  Handlingslinje

• 

  Handlingsplan

• 

  Kontaktlinjer (spiralformet tannhjul)

• 

  Handlingsbue

• 

  Handlingslengde

• 

  Begrens diameter

• 

  Ansiktsfremgang

• 

  Handlingssone

Kontaktpunkt

Ethvert punkt der to tannprofiler berører hverandre.

Kontaktlinje

En linje eller kurve langs hvilken to tannflater tangerer hverandre.

Handlingsvei

Stedet for påfølgende kontaktpunkter mellom et par tannhjul, under inngrepsfasen. For konjugerte tannhjulstenner går handlingsveien gjennom stigningspunktet. Det er sporet av handlingsoverflaten i rotasjonsplanet.

Handlingslinje

Handlingsveien for evolvente gir. Det er den rette linjen som går gjennom stigningspunktet og tangerer begge grunnsirklene.

Handlingens overflate

Den imaginære overflaten der kontakt oppstår mellom to inngripende tannoverflater. Det er summeringen av handlingsveiene i alle deler av de engasjerende tennene.

Handlingsplan

Handlingsoverflaten for evolvente tannhjul med parallellakse med enten spurde eller spiralformede tenner. Det er tangent til basissylindrene.

Handlingssone (kontaktsone)

For evolvente, parallellakse tannhjul med enten spurde eller spiralformede tenner, er det rektangulære området i aksjonsplanet avgrenset av aksjonslengden og den effektive flatebredden .

Kontaktvei

Kurven på en av tannoverflatene langs hvilken teoretisk enkeltpunktskontakt oppstår under inngrep av tannhjul med kronede tannoverflater eller tannhjul som normalt går i inngrep med kun enkeltpunktskontakt.

Handlingslengde

Avstanden på aksjonslinjen som kontaktpunktet beveger seg gjennom under virkningen av tannprofilen.

Handlingsbue, _Qt

Buen til stigningssirkelen som en tannprofil beveger seg gjennom fra begynnelsen til slutten av kontakten med en parringsprofil.

Tilnærmingsbue, Q _a

Buen til stigningssirkelen som en tannprofil beveger seg gjennom fra begynnelsen av kontakten til kontaktpunktet kommer til stigningspunktet.

Fordypningsbue, Q _r

Buen til stigningssirkelen som en tannprofil beveger seg gjennom fra kontakt ved stigningspunktet til kontakten slutter.

Kontaktforhold, m _c , ε

Antall vinkelavstander som en tannoverflate roterer gjennom fra begynnelsen til slutten av kontakten. På en enkel måte kan det defineres som et mål på gjennomsnittlig antall tenner i kontakt i perioden en tann kommer og går ut av kontakt med parringsutstyret.

Tverrkontaktforhold, m _p , ε _α

Kontaktforholdet i et tverrplan. Det er forholdet mellom aksjonsvinkelen og vinkelstigningen. For evolvente gir er det mest direkte oppnådd som forholdet mellom virkningslengden og grunnstigningen.

Ansiktskontaktforhold, m _F , ε _β

Kontaktforholdet i et aksialplan, eller forholdet mellom flatebredden og den aksiale stigningen. For skrå- og hypoidgir er det forholdet mellom frontfremføring og sirkulær stigning.

Totalt kontaktforhold, m _t , ε _γ

Summen av tverrkontaktforholdet og ansiktskontaktforholdet.

${\displaystyle \epsilon _{\gamma }=\epsilon _{\alpha }+\epsilon _{\beta }}$

${\displaystyle m_{\rm {t}}=m_{\rm {p}}+m_{\rm {F}}}$

Modifisert kontaktforhold, m _o

For vinkelgir, kvadratroten av summen av kvadratene av tverr- og flatekontaktforhold.

${\displaystyle m_{\rm {o}}={\sqrt {m_{\rm {p}}^{2}+m_{\rm {F}}^{2}}}}$

Begrens diameter

Diameter på et tannhjul der handlingslinjen skjærer den maksimale (eller minimum for indre tannhjul) tilleggssirkelen til det sammenkoblede tannhjulet. Dette blir også referert til som starten på aktiv profil, starten på kontakten, slutten av kontakten eller slutten av aktiv profil.

Start av aktiv profil (SAP)

Skjæringspunktet mellom grensediameteren og evolventprofilen.

Ansiktsfremgang

Avstand på en stigningssirkel gjennom hvilken en spiralformet eller spiraltann beveger seg fra posisjonen der kontakten begynner i den ene enden av tannsporet på stigningsoverflaten til posisjonen der kontakten opphører i den andre enden.

Tanntykkelse

• 

  Tanntykkelse

• 

  Tykkelse forhold

• 

  Kordetykkelse

• 

  Tanntykkelsesmåling over pinner

• 

  Spennmåling

• 

  Lange og korte tilleggstenner

Sirkulær tykkelse

Lengden på buen mellom de to sidene av en tannhjultann, på den angitte datumsirkelen .

Tverrgående sirkulær tykkelse

Sirkulær tykkelse i tverrplanet.

Normal sirkulær tykkelse

Sirkulær tykkelse i normalplanet. I et spiralformet tannhjul kan det betraktes som lengden på buen langs en normal helix.

Aksial tykkelse

I spiralformede tannhjul og snekker, tanntykkelse i et aksialt tverrsnitt ved standard stigningsdiameter.

Base sirkulær tykkelse

I evolvente tenner, lengde av bue på grunnsirkelen mellom de to evolvente kurvene som danner profilen til en tann.

Normal akkordtykkelse

Lengden på akkorden som demper en sirkulær tykkelsesbue i planet normalt til toneheliksen. Enhver passende målediameter kan velges, ikke nødvendigvis standard stigningsdiameter.

Chordal addendum (akkordhøyde)

Høyde fra toppen av tannen til korden som demper den sirkulære tykkelsesbuen. Enhver passende målediameter kan velges, ikke nødvendigvis standard stigningsdiameter.

Profilskifte

Forskyvning av basisstativ -nulpunktlinjen fra referansesylinderen, gjort ikke-dimensjonal ved å dele med normalmodulen. Den brukes til å spesifisere tanntykkelsen, ofte for null tilbakeslag.

Rackskift

Forskyvning av verktøyets nullpunkt fra referansesylinderen, gjort ikke-dimensjonal ved å dele med normalmodulen. Den brukes til å spesifisere tanntykkelsen.

Måling over pinner

Måling av avstanden tatt over en pinne plassert i et tannrom og en referanseflate. Referanseflaten kan være referanseaksen til tannhjulet, en nullpunktflate eller enten en eller to stifter plassert i tannrommet eller mellomrommene overfor den første. Denne målingen brukes til å bestemme tanntykkelsen.

Spennmåling

Måling av avstanden over flere tenner i et normalt plan. Så lenge måleanordningen har parallelle måleflater som er i kontakt med en umodifisert del av evolventet, skjer målingen langs en linje som tangerer basissylinderen. Den brukes til å bestemme tanntykkelse.

Modifiserte tilleggstenner

Tennene til inngripende gir, hvorav ett eller begge har ikke-standard tillegg.

Full dybde tenner

Tenner der arbeidsdybden tilsvarer 2.000 delt på normal diametral stigning.

Stutte tenner

Tenner der arbeidsdybden er mindre enn 2.000 delt på normal diametral stigning.

Like tilleggstenner

Tenner der to gripende gir har like tillegg.

Lange og korte tilleggstenner

Tenner der tilleggene til to gripende gir er ulik.

Tonehøyde

Pitch er avstanden mellom et punkt på en tann og det tilsvarende punktet på en tilstøtende tann. Det er en dimensjon målt langs en linje eller kurve i tverrgående, normale eller aksiale retninger. Bruken av enkeltordets tonehøyde uten kvalifikasjoner kan være tvetydig, og av denne grunn er det å foretrekke å bruke spesifikke betegnelser som tverrgående sirkulær tonehøyde, normal grunnstigning, aksial tonehøyde.

• 

  Tonehøyde

• 

  Tannstigning

• 

  Grunnlagsforhold

• 

  Hovedplasser

Sirkulær tonehøyde, s

Bueavstand langs en spesifisert stigningssirkel eller stigningslinje mellom tilsvarende profiler av tilstøtende tenner.

Tverrgående sirkulær stigning, p _t

Sirkulær stigning i tverrplanet.

Normal sirkulær tonehøyde, p _n , p _e

Sirkulær stigning i normalplanet, og også lengden på buen langs normal stigningshelix mellom spiralformede tenner eller gjenger.

Aksial stigning, p _x

Lineær stigning i et aksialplan og i en stigningsoverflate. I spiralformede tannhjul og ormer har aksial stigning samme verdi ved alle diametre. Ved giring av andre typer kan aksial stigning være begrenset til stigningsoverflaten og kan være en sirkulær måling. Begrepet aksial stigning er foretrukket fremfor begrepet lineær stigning. Den aksiale stigningen til en spiralformet snekke og den sirkulære stigningen til dens snekkegir er den samme.

Normal grunnstigning, p _N , p _bn

Et involutt spiralformet tannhjul er basisstigningen i normalplanet. Det er den normale avstanden mellom parallelle spiralformede involutte overflater på handlingsplanet i normalplanet, eller er buelengden på den normale basishelixen. Det er en konstant avstand i ethvert spiralformet evolvent utstyr.

Tverrgående grunnstigning, p _b , p _bt

I et involutt gir er tonehøyden på grunnsirkelen eller langs handlingslinjen. Tilsvarende sider av evolvente tannhjulstenner er parallelle kurver, og grunnstigningen er den konstante og grunnleggende avstanden mellom dem langs en vanlig normal i et tverrplan.

Diametral stigning (tverrgående), P _d

Forholdet mellom antall tenner og standard stigningsdiameter i tommer.

${\displaystyle P_{\rm {d}}={\frac {N}{d}}={\frac {25.4}{m}}={\frac {\pi }{p}}}$

Normal diametral stigning, P _nd

Verdien av diametral stigning i et normalt plan for et spiralformet tannhjul eller snekke.

${\displaystyle P_{\rm {nd}}={\frac {P_{\rm {d}}}{\cos \psi }}}$

Vinkelstigning, θ _N , τ

Vinkel dekket av den sirkulære tonehøyden, vanligvis uttrykt i radianer.

${\displaystyle \tau ={\frac {360}{z}}}$grader eller radianer${\displaystyle {\frac {2\pi }{z}}}$

Tilbakeslag

Tilbakeslag er feilen i bevegelse som oppstår når gir endrer retning. Det eksisterer fordi det alltid er et visst gap mellom den bakre overflaten til drivtannen og den fremre overflaten av tannen bak den på det drevne giret, og det gapet må lukkes før kraft kan overføres i den nye retningen. Begrepet "tilbakeslag" kan også brukes for å referere til størrelsen på gapet, ikke bare fenomenet det forårsaker; dermed kan man snakke om et tannhjul som har for eksempel "0,1 mm tilbakeslag." Et par gir kan utformes for å ha null tilbakeslag, men dette vil forutsette perfeksjon i produksjonen, jevne termiske ekspansjonsegenskaper i hele systemet, og ingen smøremiddel. Derfor er girpar designet for å ha noe tilbakeslag. Det er vanligvis gitt ved å redusere tanntykkelsen på hvert tannhjul med halvparten av ønsket gapavstand. Når det gjelder et stort tannhjul og et lite tannhjul, blir imidlertid tilbakeslaget vanligvis tatt helt av giret og tannhjulet gis tenner i full størrelse. Glapp kan også gis ved å flytte tannhjulene lenger fra hverandre. Tilbakeslaget til et girtog er lik summen av tilbakeslaget til hvert tannhjulspar, så i lange tog kan tilbakeslag bli et problem.

For situasjoner som krever presisjon, som instrumentering og kontroll, kan tilbakeslag minimeres gjennom en av flere teknikker. For eksempel kan giret deles langs et plan vinkelrett på aksen, den ene halvparten festet til akselen på vanlig måte, den andre halvdelen plassert ved siden av den, fritt til å rotere rundt akselen, men med fjærer mellom de to halvdelene som gir relativt dreiemoment mellom dem, slik at man faktisk oppnår et enkelt gir med ekspanderende tenner. En annen metode går ut på å avsmalne tennene i aksial retning og la tannhjulet gli i aksial retning for å ta opp slakk.

Skifting av gir

I noen maskiner (f.eks. biler) er det nødvendig å endre girforholdet for å passe oppgaven, en prosess kjent som girskifting eller girskifte. Det er flere måter å skifte gir på, for eksempel:

• Manuell girkasse
• Automatisk overføring
• Girhjul , som egentlig er tannhjul i kombinasjon med et rullekjede
• Navgir (også kalt episyklisk giring eller sol-og-planet-gir)

Det er flere utfall av girskifting i motorkjøretøyer. Når det gjelder støyutslipp fra kjøretøy , avgis det høyere lydnivåer når kjøretøyet settes inn i lavere gir. Designlevetiden til girene med lavere utvekslingsforhold er kortere, så billigere gir kan brukes, som har en tendens til å generere mer støy på grunn av mindre overlappingsforhold og lavere maskestivhet osv. enn de skrueformede girene som brukes for de høye utvekslingene. Dette faktum har blitt brukt til å analysere kjøretøygenerert lyd siden slutten av 1960-tallet, og har blitt inkorporert i simulering av urban veibanestøy og tilsvarende utforming av urbane støyskjermer langs veier.

Tannprofil

• 

  Profil av et sylindrisk tannhjul

• 

  Underskjæring

En profil er den ene siden av en tann i et tverrsnitt mellom den ytre sirkelen og rotsirkelen. Vanligvis er en profil kurven for skjæringspunktet mellom en tannoverflate og et plan eller overflate normal til stigningsoverflaten, slik som tverr-, normal- eller aksialplanet.

Filetkurven (rotfilet) er den konkave delen av tannprofilen der den går sammen med bunnen av tannrommet. ²

Som nevnt nær begynnelsen av artikkelen, er oppnåelsen av et ikke-fluktuerende hastighetsforhold avhengig av profilen til tennene. Friksjon og slitasje mellom to gir er også avhengig av tannprofilen. Det er veldig mange tannprofiler som gir konstante hastighetsforhold. I mange tilfeller, gitt en vilkårlig tannform, er det mulig å utvikle en tannprofil for parringsutstyret som gir et konstant hastighetsforhold. Imidlertid er to tannprofiler med konstant hastighet de mest brukte i moderne tid: cykloiden og involutten . Sykloiden var mer vanlig frem til slutten av 1800-tallet. Siden den gang har involutten stort sett erstattet det, spesielt i drivverksapplikasjoner. Sykloiden er på noen måter den mer interessante og fleksible formen; Imidlertid har evolventet to fordeler: det er lettere å produsere, og det tillater senter-til-senter-avstanden til tannhjulene å variere over et visst område uten å ødelegge konstansen i hastighetsforholdet. Sykloide gir fungerer bare riktig hvis senteravstanden er helt riktig. Cycloidal gir brukes fortsatt i mekaniske klokker.

Et underskjæring er en tilstand i genererte tannhjulstenner når en del av filetkurven ligger innenfor en linje som er trukket tangent til arbeidsprofilen ved dets sammenføyningspunkt med fileten. Underskjæring kan med vilje innføres for å lette etterbehandlingsoperasjoner. Med underskjæring skjærer filetkurven arbeidsprofilen. Uten underskjæring har filetkurven og arbeidsprofilen en felles tangent.

Gear materialer

Trehjul fra en historisk vindmølle

Tallrike ikke-jernholdige legeringer, støpejern, pulvermetallurgi og plast brukes i produksjonen av tannhjul. Stål er imidlertid mest brukt på grunn av deres høye styrke-til-vekt-forhold og lave kostnader. Plast brukes ofte der kostnad eller vekt er et problem. Et riktig utformet plastgir kan erstatte stål i mange tilfeller fordi det har mange ønskelige egenskaper, inkludert skitttoleranse, lavhastighets inngrep, evnen til å "hoppe over" ganske godt og muligheten til å lages med materialer som ikke trenger ekstra smøring. Produsenter har brukt plastgir for å redusere kostnadene i forbrukerartikler, inkludert kopimaskiner, optiske lagringsenheter, billige dynamoer, forbrukerlydutstyr, servomotorer og skrivere. En annen fordel med bruken av plast, tidligere (som på 1980-tallet), var reduksjonen av reparasjonskostnadene for visse dyre maskiner. I tilfeller med alvorlig fastkjøring (som for papiret i en skriver), vil plastgirtennene bli revet løs fra underlaget, slik at drivmekanismen kan spinne fritt (i stedet for å skade seg selv ved å anstrenge seg mot fastkjørtheten). Denne bruken av "offer" girtenner unngikk å ødelegge den mye dyrere motoren og relaterte deler. Denne metoden har blitt erstattet, i nyere design, av bruk av clutcher og dreiemoment- eller strømbegrensede motorer.

Standard plasser og modulsystemet

Selv om gir kan lages med hvilken som helst stigning, brukes standard stigninger ofte for enkelhets skyld og utskiftbarhet. Pitch er en egenskap assosiert med lineære dimensjoner og er derfor forskjellig om standardverdiene er i imperiale (tommer) eller metriske systemer. Ved å bruke tomme mål, velges standard diametral stigningsverdier med enheter på "per tomme". den diametrale stigningen er antall tenner på et tannhjul med en stigningsdiameter på én tomme. Vanlige standardverdier for sylindriske tannhjul er 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 32, 48, 64, 72, 80, 96, 100, 120 og 200. Enkelte standard tonehøyder som f.eks. som 1/10 og 1/20 i tomme mål, som passer sammen med lineært stativ, er faktisk (lineære) sirkulære tonehøydeverdier med enheter på "tommer"

Når girdimensjonene er i det metriske systemet, er stigningsspesifikasjonen vanligvis i form av modul eller modul , som i praksis er en lengdemåling over stigningsdiameteren . Begrepet modul forstås å bety stigningsdiameteren i millimeter delt på antall tenner. Når modulen er basert på tommemål, er den kjent som den engelske modulen for å unngå forvirring med den metriske modulen. Modul er en direkte dimensjon, i motsetning til diametral stigning, som er en invers dimensjon ("tråder per tomme"). Således, hvis stigningsdiameteren til et tannhjul er 40 mm og antall tenner 20, er modulen 2, noe som betyr at det er 2 mm stigningsdiameter for hver tann. De foretrukne standardmodulverdiene er 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8, 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 5, 5, 32, 40 og 50.

Produksjon

Fra og med 2014 er anslagsvis 80 % av all giring produsert over hele verden produsert ved nettformstøping . Støpt gir er vanligvis enten pulvermetallurgi eller plast. Mange tannhjul er ferdige når de forlater formen (inkludert sprøytestøpt plast og formstøpte metallgir), men tannhjul i pulverform krever sintring og sandstøping eller investeringsstøpegods krever girskjæring eller annen maskinering for å fullføre dem. Den vanligste formen for girskjæring er hobbing , men girforming , fresing og broaching finnes også. 3D-printing som produksjonsmetode ekspanderer raskt. For metallgir i transmisjoner til biler og lastebiler er tennene varmebehandlet for å gjøre dem harde og mer slitesterke samtidig som kjernen blir myk og seig . For store tannhjul som er utsatt for deformering, brukes en quench-press .

Gearmodell i moderne fysikk

Moderne fysikk tok i bruk utstyrsmodellen på forskjellige måter. På det nittende århundre utviklet James Clerk Maxwell en modell for elektromagnetisme der magnetiske feltlinjer var roterende rør med inkompressibel væske. Maxwell brukte et tannhjul og kalte det et "tomgangshjul" for å forklare den elektriske strømmen som en rotasjon av partikler i motsatte retninger til de roterende feltlinjene.

Nylig bruker kvantefysikk "kvantegir" i modellen deres. En gruppe tannhjul kan tjene som modell for flere forskjellige systemer, for eksempel en kunstig konstruert nanomekanisk enhet eller en gruppe ringmolekyler.

Hypotesen med tre bølger sammenligner bølge-partikkel-dualiteten med et vinkelgir.

Girmekanisme i den naturlige verden

Issus coleoptratus

Girmekanismen ble tidligere ansett som utelukkende kunstig, men allerede i 1957 hadde man gjenkjent tannhjul i bakbena til ulike arter av plantehoppere og forskere fra University of Cambridge karakteriserte deres funksjonelle betydning i 2013 ved å gjøre høyhastighetsfotografering av nymfene av Issus coleoptratus ved Cambridge University. Disse tannhjulene finnes bare i nymfeformene til alle planthoppere, og går tapt under den siste molten til voksenstadiet. I I. coleoptratus har hvert ben en 400 mikrometer stripe med tenner, stigningsradius 200 mikrometer, med 10 til 12 fullt sammenlåsende tannhjulstenner, inkludert fileterte kurver ved bunnen av hver tann for å redusere risikoen for skjæring. Leddet roterer som mekaniske tannhjul, og synkroniserer Issus bakbena når det hopper til innen 30 mikrosekunder, og forhindrer girrotasjon. Girene er ikke koblet til hele tiden. Den ene er plassert på hvert av det unge insektets bakbein, og når det forbereder seg på å hoppe, låses de to settene med tenner sammen. Som et resultat beveger bena seg nesten perfekt sammen, og gir insektet mer kraft når tannhjulene roterer til stopppunktet og deretter låses opp.

Se også

• Girkasse
• Tannhjul
• Differensial
• Superposisjonsprinsipp
• Kinematisk kjede

Referanser

Bibliografi

• McGraw-Hill (2007), McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (10. utgave), McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-144143-8.
• Norton, Robert L. (2004), Design of Machinery (3. utgave), McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-121496-4.
• Vallance, Alex; Doughtie, Venton Levy (1964), Design of machine members (4. utgave), McGraw-Hill.
• Industrial Press (2012), Machinery's Handbook (29. utgave), ISBN  978-0-8311-2900-2
• Engineers Edge, Gear Design og Engineering Data .

Videre lesning

• American Gear Manufacturers Association ; American National Standards Institute (2005), Gear Nomenclature: Definitions of Terms with Symbols (ANSI/AGMA 1012-F90 ed.), American Gear Manufacturers Association, ISBN 978-1-55589-846-5.
• Buckingham, Earle (1949), Analytical Mechanics of Gears , McGraw-Hill Book Co..
• Coy, John J.; Townsend, Dennis P.; Zaretsky, Erwin V. (1985), Gearing (PDF) , NASA Scientific and Technical Information Branch, NASA-RP-1152; AVSCOM teknisk rapport 84-C-15.
• Kravchenko AI, Bovda AM Gear med magnetisk par. Klapp. of Ukraine N. 56700 – Bul. N. 2, 2011 – F16H 49/00.
• Sclater, Neil. (2011). "Gir: enheter, stasjoner og mekanismer." Mekanismer og mekaniske enheter Kildebok. 5. utg. New York: McGraw Hill. s. 131–174. ISBN  9780071704427 . Tegninger og design av ulike tannhjul.
• "Hjul som ikke kan skli." Populærvitenskap , februar 1945, s. 120–125.

Eksterne linker

• Geararium. Museum for tannhjul og tannhjul - antikke og vintage tannhjul, tannhjul, skralle og andre utstyrsrelaterte gjenstander.
• Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL) - filmer og bilder av hundrevis av arbeidende modeller ved Cornell University
• Kort historisk beretning om anvendelsen av analytisk geometri på formen av tannhjul
• Matematisk veiledning for giring (relatert til robotikk)
• American Gear Manufacturers Association
• Gear Technology, Journal of Gear Manufacturing