節圓直徑計算器
根據模數、齒數及壓力角,計算正齒輪的節圓、齒頂圓、齒根圓、基圓直徑與圓周節距。
公制正齒輪尺寸
本計算器採用標準全齒高漸開線齒形比例,不考慮轉位。
關於節圓直徑計算器
節圓直徑是描述嚙合齒輪理論上無滑動滾動關係的假想圓直徑。它是正齒輪設計的核心尺寸之一,因為中心距、速比及齒間距都與節圓相關。實體齒輪在齒頂有齒頂圓直徑,在齒槽底部有較小的齒根圓直徑,而節圓位於這兩個可見邊界之間。
對於公制正齒輪,節圓直徑等於模數乘以齒數。模數以每齒對應的節圓直徑毫米數表示齒的大小,因此嚙合齒輪通常必須使用相同的模數及壓力角。計算器也以圓周率乘以模數求得圓周節距。圓周節距是沿節圓從一個齒到下一個齒對應點的距離;在未做背隙修正前,將其大致減半即可得到節圓上的標準齒厚。
顯示的齒頂圓直徑採用常見的全齒高標準關係,即模數乘以齒數加二後的值。齒根圓直徑則為模數乘以齒數減去二點五後的值,對應一個模數的齒冠高及 1.25 個模數的齒根高。基圓直徑等於節圓直徑乘以壓力角的餘弦。漸開線齒形由此基圓產生,所以壓力角雖然不改變節圓直徑本身,仍然相當重要。
這些公式適用於無轉位的標準外嚙合正齒輪。轉位、非標準齒冠高、內齒輪、螺旋齒輪、背隙調整、凸角刀具及齒頂修整都需要額外計算。齒數較少時,若未使用適當壓力角或正轉位,也可能發生根切。因此,顯示的齒根圓直徑是公稱設計值,不能取代實際刀具幾何或製造圖面。
本計算器適合初步配置、中心距核算、課堂習題及快速核對型錄資料。兩個外嚙合齒輪的公稱中心距等於節圓直徑總和的一半,而轉速比是齒數比的倒數。最終生產應遵循相關 ISO、AGMA、DIN 或公司標準,並納入公差、精度等級、材料、熱處理、齒寬、負載能力、潤滑及檢驗要求。
節圓直徑範例
| 齒輪輸入參數 | 節圓直徑 | 相關尺寸 |
|---|---|---|
| 模數 2.5,40 齒,壓力角 20 度 | 100.00 mm | 齒頂圓直徑為 105.00 mm,基圓直徑為 93.97 mm。 |
| 模數 3,20 齒,壓力角 20 度 | 60.00 mm | 齒頂圓直徑為 66.00 mm,圓周節距為 9.42 mm。 |
| 模數 1.5,60 齒,壓力角 20 度 | 90.00 mm | 標準齒根圓直徑為 86.25 mm。 |
如何計算節圓直徑
- 找出齒輪組規定的公制模數。
- 輸入齒輪的整數齒數。
- 輸入標準壓力角,通常為 20 度。
- 選取「計算齒輪」,查看節圓、齒頂圓、齒根圓及基圓直徑。
- 確認嚙合齒輪使用相容的模數及壓力角。
節圓直徑計算器常見問題
什麼是齒輪節圓直徑?
它是用來描述嚙合齒輪滾動接觸的理論節圓直徑,決定公稱中心距,並與模數及齒數直接相關。
如何計算中心距?
對於兩個標準外嚙合正齒輪,將節圓直徑相加後除以二。轉位與運轉背隙可能改變工作中心距。
什麼是模數?
模數等於節圓直徑除以齒數,單位為毫米。嚙合的公制齒輪通常需要相同模數。
為什麼基圓直徑小於節圓直徑?
漸開線齒形從基圓開始,其直徑等於節圓直徑乘以壓力角的餘弦。因此,正壓力角會讓基圓較小。
這些公式能用於螺旋齒輪嗎?
不能直接套用,除非模數及齒數已依正確的端面參數系統解讀。螺旋齒輪需要螺旋角換算及額外的軸向幾何計算。