A engrenagem hipoide tem alta resistência e movimento estável, sendo adequada para transmissão com grande desaceleração, e sua relação de dentes pode ser de 10:1, 60:1 ou 100:1.
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Vantagens da engrenagem hipoide
1) O eixo do pinhão é deslocado, o que aumenta o ângulo da hélice do pinhão, resultando em um aumento significativo no diâmetro do pinhão, o que pode aumentar a resistência e a rigidez do pinhão; E sob as mesmas condições pode atingir uma relação de transmissão maior do que a engrenagem cônica espiral.
2) Há deslizamento relativo ao longo da direção do comprimento e da altura do dente, de modo que a superfície do dente se desgasta uniformemente. Após o tratamento térmico, também é fácil de retificar, melhorando a área de contato, o acabamento da superfície do dente e reduzindo o ruído.
Nas mesmas condições, o pinhão hipoide é muito maior que o pinhão cônico espiral.
3) O coeficiente de sobreposição é maior que o da transmissão de engrenagem cônica espiral, a transmissão é mais estável e a pressão positiva na superfície do dente é pequena.
4) O deslocamento da posição do eixo permite que a transmissão seja disposta no espaço com maior liberdade. A seguinte inclinação pode ser usada para reduzir o centro de gravidade do carro e aumentar a suavidade; também pode ser usada para aumentar a altura da carroceria e aumentar a capacidade off-road do carro.
A transmissão por engrenagem hipóide, comparada a outros tipos de transmissão por eixo escalonado, também apresenta algumas desvantagens:
- O cálculo e o projeto são muito mais complexos do que outros pares de engrenagens, de acordo com o método de Gleason, tomando o cálculo geométrico como exemplo, existem 150 fórmulas básicas, incluindo três cálculos iterativos (geralmente iterativos três vezes, às vezes mais)
- Comparado com a engrenagem cônica espiral ortogonal geral, o cálculo do ajuste dos dentes de corte é mais complexo, e a correspondência das áreas de contato também é mais difícil.
- Condições de alta lubrificação exigem óleo especial para engrenagens hipoides.
Devido à distância de polarização das rodas grandes e pequenas, o ângulo de pressão e a curvatura do perfil do dente nas duas superfícies dos dentes não são os mesmos, ou seja, as duas superfícies dos dentes, a superfície convexa e a superfície côncava, não são simétricas, o que é diferente da engrenagem cônica espiral.
Algumas características da engrenagem hipoide: o deslizamento longitudinal entre as superfícies dos dentes da engrenagem hipoide é muito maior do que o da engrenagem cilíndrica e da engrenagem cônica espiral, esse deslizamento tem um grande impacto na capacidade de suporte e no desgaste da superfície do dente, na maioria dos casos desgaste mecânico ou causa colagem da superfície do dente, a segunda forma de falha é a corrosão por fadiga. Para evitar colagem ou corrosão da superfície do dente, a superfície do dente precisa ter dureza suficiente e a área de contato deve ter o formato, o tamanho e a posição apropriados. A lubrificação da superfície do dente requer um óleo lubrificante antidesgaste especial (chamado "óleo de engrenagem hipoide"). O problema da lubrificação é muito importante para a operação da engrenagem hipoide, que determina a capacidade de suporte do par de engrenagens hipoides de serviço pesado. Sob as condições acima, especialmente após o uso de óleo lubrificante especial, na carga máxima e na polarização máxima, pode-se considerar que a capacidade de suporte da engrenagem hipoide é limitada apenas pela resistência à flexão.
Processo de projeto de engrenagens hipoides
Método comum de usinagem de engrenagens hipoides
- Normalmente, é representado por três letras, como HGM, HGT, HFM e HFT.
- A primeira letra indica o tipo de engrenagem que está sendo usinada – H (engrenagens hipoides), S (engrenagens cônicas espirais)
- A segunda letra indica o método de processamento da roda grande – G (Gerado), F (Formato)
- A terceira letra indica o método de usinagem da roda pequena – T (Inclinação), M (Rolagem Modificada)
Projeto de dente em bruto de engrenagem hipoide
- Geometria básica de pares de engrenagens hipoides
- Relação de velocidade e ângulo espiral
- Ângulo de pressão final e ângulo de pressão da engrenagem hipoide
- Raio de curvatura limite e raio da cabeça de corte
- Projeto de engrenagem hipoide
1) O cone de passo da engrenagem hipoide é a aproximação de um hiperboloide de folha única, e os dois cones de passo da engrenagem hipoide fazem contato tangencialmente apenas no nó P.
2) Para uma dada relação de transmissão, o cone de passo da engrenagem hipoide não é único. Se o ângulo da hélice do pinhão for dado, o cone de passo da engrenagem hipoide é determinado de forma única. Portanto, se o ângulo da hélice não atender aos requisitos, ele será satisfeito alterando o raio do pinhão r1.
3) O projeto da engrenagem hipoide exige que o raio de curvatura limite atenda ao tamanho padrão do cortador e que a diferença entre o ângulo de pressão em ambos os lados dos dentes da engrenagem e o ângulo de pressão limite seja igual ao ângulo de pressão médio.
4) O ângulo de pressão afeta a resistência à flexão, quanto maior o ângulo de pressão, maior a resistência à flexão, mas mais estreita a ponta do dente; O ângulo espiral afeta a força axial, e quanto maior o ângulo espiral, maior a força axial no sistema.
5) Como o pinhão hipoide possui um diâmetro maior que o pinhão da engrenagem cônica espiral nas mesmas condições, a espessura do dente do tarugo da engrenagem hipoide não precisa ser corrigida durante o projeto. Se a resistência à flexão do pinhão ainda for baixa após o projeto, o método para modificar a espessura do dente do pinhão é, na verdade, muito simples: basta aumentar a distância real da ponta da ferramenta da roda grande e, em seguida, recalcular a largura da ranhura da base do dente correspondente, a cabeça de corte e os parâmetros de processamento da máquina-ferramenta do pinhão. Dessa forma, a espessura do dente da roda grande diminui um determinado valor, e a espessura do dente da roda pequena aumenta o valor correspondente.
6) Gleason recomenda o coeficiente de altura do adendo, que foi corrigido. Se o coeficiente de altura do adendo for ainda mais reduzido, a resistência à flexão do pinhão aumentará e o dente ficará mais grosso, mas o adendo ficará mais estreito; ao contrário, a resistência à flexão da roda grande aumentará, enquanto a resistência à flexão da roda pequena diminuirá.
7) Com base no coeficiente de altura do dente recomendado por Gleason, o coeficiente de altura do dente pode ser aumentado apropriadamente, e o aumento da altura do dente pode aumentar o grau de contato.
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