Involute: Mengapa Gigi Gear Berbentuk Sedemikian dan Tiada Bentuk Lain

**Lilitkan tali di sekeliling bulatan, pegang hujungnya, dan longgarkan sambil mengekalkan tali tegang.** Laluan yang dikesan oleh hujung itu ialah involut bagi bulatan tersebut. Bulatan itu ialah **bulatan asas**, dan ia adalah satu-satunya bulatan yang penting kepada bentuk gigi.

Sudut **tekanan** ialah sudut antara garis tindakan dan tangen sepunya kepada bulatan sesar — pada hakikatnya, betapa curamnya daya menolak. **14.5 darjah** ialah piawaian lama, dan masih wujud dalam banyak jentera lama. Lebih licin dan lebih senyap, dan memerlukan sekurang-kurangnya 32 gigi untuk mengelakkan pemotongan bawah (undercutting). **20 darjah** ialah piawaian moden hampir di mana-mana. Gigi lebih kuat — lebih tebal di pangkal — dan pinion boleh turun sehingga 17 gigi. **25 darjah** digunakan untuk gear yang dibebani berat. Lebih kuat lagi, lebih bising, dan beban galas yang lebih tinggi. **Pertukarannya adalah terus:** sudut tekanan yang lebih besar memberikan pangkal gigi yang lebih tebal dan lebih kuat, tetapi menolak aci berjauhan dengan lebih kuat. Daya pada gigi terbahagi kepada komponen tangen, yang melakukan kerja, dan komponen jejari, yang tidak melakukan apa-apa selain membebani galas — dan komponen jejari ialah komponen tangen didarab dengan tangen sudut tekanan. Pada 20 darjah ia ialah 36% daripada daya berguna, pada 25 darjah ia ialah 47%. **Dua gear mesti berkongsi sudut tekanan serta modul yang sama.** Gear 20 darjah dan gear 14.5 darjah dengan modul yang sama tidak akan bercantum dengan baik, cepat haus, dan bising — dan ia secara fizikal boleh dipasang bersama, itulah yang menjadikannya perangkap.

**Nisbah sentuhan** ialah purata bilangan pasangan gigi yang bersentuhan pada bila-bila masa, dan ia mesti lebih besar daripada satu, jika tidak pemacu akan terhenti di antara gigi. **Nisbah sentuhan 1.6** bermaksud bahawa selama 60% masa dua pasangan sedang memikul beban dan selama 40% hanya satu. Itu adalah tipikal bagi pasangan gear taji lurus sudut 20 darjah, dan itulah sebabnya sesebuah gigi direka untuk memikul keseluruhan beban dan bukan separuh daripadanya. **Semakin tinggi semakin baik** untuk kelancaran dan bunyi. Ia meningkat dengan lebih banyak gigi, sudut tekanan yang lebih kecil, atau addendum yang lebih panjang. **Di bawah 1.2 pemacu menjadi kasar**, kerana beban berpindah secara tiba-tiba dari satu pasangan ke pasangan seterusnya tanpa sebarang pertindihan. **Gear heliks menyelesaikan perkara ini dengan cara berbeza.** Gigi dipotong pada sudut, jadi sentuhan bermula di satu hujung gigi dan merebak merentasinya — keterlibatan berlaku secara beransur-ansur dan beberapa gigi sentiasa bersentuhan. Itulah sebabnya gear heliks jauh lebih senyap, dan kosnya ialah **tujahan paksi** sepanjang aci yang mesti ditanggung oleh galas. **Heliks berganda, atau herringbone**, menggunakan dua heliks bertentangan supaya tujahan saling membatalkan. Semua kesenyapan, tiada tujahan, tetapi gear yang jauh lebih sukar untuk dipotong — sebab itulah ia terdapat pada pemacu besar yang mahal dan tiada di tempat lain.

Involut dijana dan bukan disalin, dan sebab itulah mesin pemotong gear dalam katalog kelihatan seperti sekarang. **Hobbing.** Hob pada dasarnya ialah cacing dengan tepi pemotong, dan ia digulingkan pada benda kerja sambil kedua-duanya berputar dalam nisbah tetap. Bentuk gigi ialah sampul bagi semua kedudukan yang dilalui pemotong — involut muncul sebagai akibat daripada penggulingan, dan tidak pernah dipotong secara langsung. Satu hob memotong setiap bilangan gigi bagi modulnya, dan inilah kelebihan praktikal yang besar. **Shaping.** Pembentuk Fellows menggunakan pemotong berbentuk gear, yang bergerak ke depan dan ke belakang sementara ia dan benda kerja berputar bersama. Ia menjana sampul yang sama, dan ia boleh memotong gear dalaman serta gear yang rapat dengan bahu, yang tidak boleh dilakukan oleh hob. **Form milling** memotong ruang antara gigi dengan pemotong yang berbentuk ruang tersebut. Mudah, boleh dilakukan pada mana-mana mesin pengisar, dan memerlukan pemotong berbeza bagi setiap julat bilangan gigi — set lapan pemotong — kerana bentuk yang betul berubah mengikut bilangan gigi. Ia merupakan penghampiran, dan cukup baik untuk banyak tujuan. **Untuk kekuatan, kemasan adalah sama penting dengan bentuk.** Sisi gigi yang dikisar atau dicukur mampu menanggung beban jauh lebih besar berbanding yang dipotong sahaja, kerana puncak kekasaran ialah tempat lubang mula terbentuk.