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          为什么小齿轮齿宽比大齿轮大?

          也许这是一个注定不会受到很多关注的问题。
          这个问题很专业,也很值得机械设计工程师们多多的注意,其实这是一个设计细节的问题。下面就我的认知对这个问题做一个介绍(不一定全面,但也是自己的思考所得),也希望有更多的 专业大牛能够加入到这个技术问题的讨论中来,解惑答疑。首先要说一下,齿轮的宽度是如何定义的,先上一个齿轮的零件图。

          根据《机械设计手册》成大先主编版的推荐(第三册,P14-150页):F=(1.2—1.5)D,F  f所以在设计单个齿轮零件的时候,如果你对齿轮的宽度不能做很好的确定,可以通过这个公式来计 算,基本上是不会有太大的问题的,除非是有其它的很特殊的要求和应用。接下来就是分析一下大小齿轮啮合的时候,它们的宽度如何选择的问题,这也是有相应的“经验公 式”的,其实很多设计就是这样的简单,你只要学会用这些经验公式就行了,可以避免很多所谓的 强度和刚性校核。我们还是从一个大小齿轮啮合图来说明一下如何取他们之间的相对值,上图:

          根据《机械设计手册》成大先主编版的推荐(第三册,P14-153页): 其具体描述为:为了便于装配,通常小齿轮的齿宽比大齿轮齿宽要宽5—10mm。所以我们可以用公式表示为:A=B+5/10mm 这也是一个经验公式,也是可以直接使用的,这对我们的设计是非常有帮助的,很多东西为什么别 人定的就那么合理,特别是在装配的过程中,为什么能够做得得心应手,其实别人在设计的时候, 任何零件的尺寸定义都是有根据的,不是胡乱的拼凑的,这也设计老手和菜鸟的区别所在。 

          那现在我们来回答一个问题:为什么小齿轮要比大齿轮宽一点?根据我个人的理解,主要可以从下面几个方面来分析,首先还是要上一个图。

          上面这个图就是两个等宽的齿轮的“大概率”装配效果,从这个图我们可以来解释一下,提主的这 个问题究竟是什么样的原因考虑的。

           1、在设备装配的过程中,因为各个装配零件在机械加工过程中的加工误差会直接导致后续的装配误 差,如果这个误差发生累计,那就很容易发生齿轮错位的问题,而且这样的装配问题绝对是大概率 事件,除非在设计上有“调整垫”的环节,否则单纯的靠零件的加工精度来保障装配精度是不可能 的,一旦发生如上图的装配误差,就会导致齿轮在传动过程中的多种问题发生,例如传递扭矩的能 力会减小,因为齿轮的接触面积会变小;齿轮磨损不均匀,因为有的位置没有完全啮合;容易导致 齿轮发生异响,特别是在齿轮的使用过程中。

          2、为什么是小齿轮宽而不是大齿轮宽,这主要是从齿轮的材料成本和加工成本来考虑,小齿轮做宽 一点,相比之下不会需要那么多材料,在加工上也会变得简单很多,而且在装配的时候,装配难度 上也会降低一些,因为这些都是钢制品,质量是非常重的,如果你还在一个大齿轮上加“肉”,那 也就意味这个这个零件更重,重大零件的装配是个很麻烦的事情。

          3、外观考虑,其实在很多机械产品里,齿轮的啮合会成为很多人的关注焦点,如果设计成等宽的齿 轮,一旦装配的时候出现错位,就会让整个产品显得很“随意”,这对产品的质量是一个很严重的 打击,如果形成这种设计上的不对称,那可以归结为主观设计思路的问题,不会对产品的质量产生 负面影响。当然这是我很看重的一个点,你可以忽略这个说话。

          最后 其实很多不紧要的位置,很多人也会设计成一样的宽度,这并没有很严格的要求,尤其是很多没有 经过足够训练的新手们,根本就没有能力去认知这个问题,他们看不到这个区别,所以也就谈不上 什么思考了。很多时候,优秀与卓越之间往往就是“毫厘之差”而已,别人之所以别你更专业,也不过是多注意 了几个细节而已。当然,细节会带来很大的价值和你意想不到的结果。

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