Ang Involute: Bakit Ganoon ang Hugis ng Ngipin ng Gear at Wala nang Iba

**Ibalot ang isang string sa paligid ng bilog, hawakan ang dulo, at tanggalin ito habang nananatiling mahigpit.** Ang landas na tinatahak ng dulo ay isang involute ng bilog na iyon. Ang bilog ay ang **base circle**, at ito lamang ang bilog na mahalaga sa hugis ng ngipin.

El **ángulo de presión** es el ángulo entre la línea de acción y la tangente común a los círculos primitivos; en efecto, indica cuán inclinada es la fuerza al empujar. **14.5 grados** fue el estándar antiguo y sobrevive en gran parte de la maquinaria más antigua. Es más suave y silencioso, y necesita al menos 32 dientes para evitar el socavado. **20 grados** es el estándar moderno casi en todas partes. Dientes más resistentes, más gruesos en la raíz, y un piñón puede tener hasta 17 dientes. **25 grados** se usa en engranajes muy cargados. Aún más resistentes, más ruidosos y con mayores cargas en los cojinetes. **El compromiso es directo:** un ángulo de presión mayor da una raíz de diente más gruesa y resistente, pero empuja los ejes con más fuerza para separarlos. La fuerza sobre el diente se divide en una componente tangencial, que realiza el trabajo, y una componente radial, que no hace trabajo útil sino que carga los cojinetes; la componente radial es la tangencial multiplicada por la tangente del ángulo de presión. A 20 grados eso equivale al 36% de la fuerza útil, a 25 grados al 47%. **Dos engranajes deben compartir un ángulo de presión además de un módulo.** Un engranaje de 20 grados y otro de 14.5 grados con el mismo módulo engranarán mal, se desgastarán rápidamente y harán ruido; y aun así encajarán físicamente, que es lo que lo convierte en una trampa.

**Contact ratio** là số cặp răng trung bình đang ăn khớp tại bất kỳ thời điểm nào, và nó phải lớn hơn một, nếu không bộ truyền sẽ bị dừng giữa các răng. **Tỷ số ăn khớp 1,6** nghĩa là trong 60% thời gian có hai cặp răng cùng chịu tải và trong 40% thời gian chỉ có một cặp. Đây là giá trị điển hình của cặp bánh răng trụ thẳng góc ăn khớp 20 độ tiêu chuẩn, và đó là lý do một răng được thiết kế để chịu toàn bộ tải chứ không phải một nửa. **Càng cao càng tốt** về độ êm và tiếng ồn. Tỷ số này tăng khi có nhiều răng hơn, góc áp lực nhỏ hơn hoặc chiều cao đỉnh răng dài hơn. **Dưới 1,2 bộ truyền sẽ trở nên thô ráp**, vì tải chuyển đột ngột từ cặp răng này sang cặp răng kế tiếp mà không có phần chồng lấn nào. **Bánh răng nghiêng giải quyết vấn đề này theo cách khác.** Các răng được cắt nghiêng một góc, nên việc ăn khớp bắt đầu ở một đầu của răng và lan dần trên toàn bề mặt — quá trình ăn khớp diễn ra từ từ và luôn có nhiều răng đồng thời tiếp xúc. Đó là lý do bộ truyền bánh răng nghiêng êm hơn rõ rệt, và cái giá phải trả là **lực đẩy dọc trục** dọc theo trục mà ổ trục phải chịu. **Bánh răng nghiêng kép, hay bánh răng chữ V**, sử dụng hai đường xoắn ngược chiều nhau nên các lực đẩy triệt tiêu lẫn nhau. Có đầy đủ độ êm, không có lực đẩy, nhưng bánh răng này khó gia công hơn nhiều — vì vậy nó chỉ được sử dụng trên các bộ truyền lớn, đắt tiền và hầu như không xuất hiện ở nơi nào khác.

Ang involute ay nalilikha sa pamamagitan ng pag-generate sa halip na kinokopya, at dahil dito ang mga makinang panggupit ng gear sa katalogo ay mukhang ganoon. **Hobbing.** Ang hob ay sa esensya ay isang worm na may mga gilid na pangputol, at ito ay iniikot laban sa blangko habang parehong umiikot sa isang nakapirming ratio. Ang hugis ng ngipin ay ang envelope ng lahat ng posisyong dinadaanan ng cutter — ang involute ay lumilitaw bilang resulta ng pag-ikot at hindi kailanman direktang pinuputol. Ang isang hob ay pumuputol ng bawat bilang ng ngipin ng kanyang module, na siyang malaking praktikal na bentahe. **Shaping.** Ang Fellows shaper ay gumagamit ng cutter na hugis gear, na gumagalaw pabalik-balik habang ito at ang blangko ay sabay na umiikot. Gumagawa ito ng parehong envelope, at kaya nitong putulin ang internal gears at mga gear na nakadikit sa isang shoulder, na hindi kayang gawin ng hob. **Form milling** ay pumuputol ng espasyo sa pagitan ng mga ngipin gamit ang cutter na hugis ng espasyong iyon. Simple, gumagana sa anumang milling machine, at nangangailangan ng magkakaibang cutter para sa bawat saklaw ng bilang ng ngipin — ang mga set ng walong cutter — dahil nagbabago ang tamang hugis ayon sa bilang ng ngipin. Ito ay isang pagtataya, at sapat na mabuti para sa maraming layunin. **Para sa lakas, kasinghalaga ng hugis ang huling tapos.** Ang ground o shaved na tagiliran ng ngipin ay nagdadala ng mas malaking karga kaysa sa as-cut, dahil doon nagsisimula ang pitting sa mga tuktok ng kaspang.