ผลของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและการสัมผัสของหน้าฟันต่อกำลังสูญเสียของเฟืองตรงและเฟืองเฉียง

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอผลของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและการสัมผัสของหน้าฟันต่อกำลังสูญเสียของเฟืองตรงและเฟืองเฉียง โดยเน้นการศึกษาไปที่พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตที่ยังไม่ทราบผลกระทบต่อกำลังสูญเสียที่ชัดเจนอันได้แก่ ผลของมุมฮีลิกซ์ มุมกด และความกว้างหน้าฟันเฟือง การศึกษาทำโดยทำการทดลองวัดกำลังสูญเสียด้วยชุดทดสอบเฟืองแบบ back to back นอกจากนั้นยังศึกษาผลของพื้นที่หน้าสัมผัสของฟันเฟืองในระหว่างการขบจริงโดยทาสีที่หน้าสัมผัสก่อนการทดลอง และเก็บข้อมูลลักษณะการสัมผัส โดยตำแหน่งที่สีหลุดออกหลังจากการขบแสดงถึงพื้นที่การขบกันจริงของฟันเฟือง ผลในส่วนนี้สามารถนำมาใช้ประกอบกับผลการทดลองและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ทำให้อธิบายกลไกการเกิดกำลังสูญเสียในกรณีต่าง ๆ ได้ ผลการทดลองพบว่าเฟืองที่มีมุมฮีลิกซ์มากจะมีกำลังสูญเสียมาก ส่วนเฟืองที่มีมุมกดน้อยและความกว้างหน้าฟันน้อยจะมีกำลังสูญเสียมาก จากผลของพื้นที่สัมผัสของเฟืองพบว่าพื้นที่สัมผัสเพิ่มขึ้นตามแรงบิดที่เพิ่มและฟันเฟืองจะสัมผัสเกือบเต็มฟันที่แรงบิดสูงสุด เมื่อเปรียบเทียบผลการทดลองกับผลจากแบบจำลองเดิมซึ่งคำนวณโดยใช้พื้นที่สัมผัสแบบเต็มฟันพบว่า ในกรณีของมุมกดและความกว้างหน้าฟันมีแนวโน้มสอดคล้องกับผลการทดลอง ส่วนในกรณีของมุมฮีลิกซ์การประเมินพบว่าเฟืองที่มีมุมฮีลิกซ์ 22 องศา จะมีกำลังสูญเสียมากที่สุด ในขณะผลการทดลองพบว่าเฟืองที่มีมุมฮีลิกซ์ 33.5 องศา มีกำลังสูญเสียมากที่สุด แต่เมื่อใช้ผลการสัมผัสที่วัดได้จากการทดลองประกอบในการคำนวณพบว่า ผลที่ได้ในทุกกรณีสอดคล้องกับผลการทดลอง โดยเฉพาะในกรณีของมุมฮีลิกซ์ซึ่งการใช้ผลการสัมผัสประกอบทำให้ประเมินได้ว่าเฟืองที่มีมุมฮีลิกซ์ 33.5 องศา จะมีกำลังสูญเสียมากที่สุด มากกว่าเฟืองเฉียงที่มีมุมฮีลิกซ์ 22 องศา ทั้งนี้เป็นผลมาจากการที่ฟันของเฟืองเฉียงที่มีมุมฮีลิกซ์ 22 องศา จะมีพื้นที่สัมผัสน้อยกว่าและส่วนที่ไม่สัมผัสจะไม่มีกำลังสูญเสียเกิดขึ้น จึงทำให้ผลที่ได้สอดคล้องกับผลการทดลอง ส่วนในกรณีอื่นผลการประเมินก็มีความสอดคล้องและใกล้เคียงกับผลการทดลองมากขึ้นเช่นกัน