Author	กุลภัทร์ ธีระรังสฤษดิ์, ผู้แต่ง
Title	วิธีออกแบบเฟืองบนเพลาขนานให้มีกำลังสูญเสียน้อยที่สุดและผลกระทบต่อลักษณะการสั่นสะเทือน / กุลภัทร์ ธีระรังสฤษดิ์ = Parallel-axis gear design methodology for minimization of power loss and its effect on vibration characteristics
Imprint	2559
Connect to	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2016.884
Descript	-

วิทยานิพนธ์นี้เสนอแนวทางการออกแบบชุดเฟืองเพื่อให้มีกำลังสูญเสียน้อยที่สุด แต่ยังมีความสามารถในการรับภาระได้เท่ากับชุดเฟืองตรงที่เป็นชุดเฟืองอ้างอิง หลักการที่เกี่ยวข้องในการออกแบบมี 2 ส่วน ได้แก่ 1. การออกแบบเฟืองตามคำแนะนำของ AGMA ซึ่งจะทำให้ได้ชุดเฟืองที่มีความสามารถในการรับภาระ และทำให้ทราบถึงผลของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตต่างๆ ต่อความแข็งแรงของฟันเฟือง และ 2. การประเมินกำลังสูญเสียของชุดเฟืองโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้า การศึกษาในส่วนนี้ทำให้ทราบถึงผลของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตต่างๆ ที่มีต่อกำลังสูญเสียของชุดเฟืองได้ จากหลักการทั้ง 2 นี้ จะทำให้ทราบถึงแนวทางการเลือกพารามิเตอร์ของเฟืองต่างๆ ทำให้สามารถออกแบบเฟืองทดแทนที่สามารถรับภาระได้มากกว่าชุดเฟืองเดิม แต่มีกำลังสูญเสียน้อยที่สุดได้ และเนื่องจากแนวทางการออกแบบนี้อาจจะกระทบต่อคุณลักษณะอย่างอื่นของชุดเฟืองด้วย ในที่นี้จึงเลือกศึกษาผลของวิธีการออกแบบนี้ต่อการสั่นสะเทือนของชุดเฟืองด้วย ผลการศึกษาพบว่าการออกแบบชุดเฟืองที่มีกำลังสูญเสียน้อย แต่ยังมีความสามารถในการรับภาระได้มากกว่าชุดเฟืองอ้างอิง ทำได้โดย ปรับลดขนาดโมดูล เพิ่มมุมกด เพิ่มความกว้างหน้าฟัน และหากเป็นเฟืองเฉียงควรเลือกให้มีมุมฮีลิกซ์อยู่ในช่วง 10° - 20° ผลการประเมินกำลังสูญเสียพบว่า ชุดเฟืองที่ออกแบบมีกำลังสูญเสียน้อยกว่าชุดเฟืองตรงอ้างอิงประมาณ 35% การทดลองเพื่อตรวจสอบกำลังสูญเสียของชุดเฟืองที่ออกแบบใหม่ ทำโดยชุดทดสอบเฟืองแบบ back-to-back ผลการทดลองพบว่าชุดเฟืองที่ออกแบบใหม่มีกำลังสูญเสียรวมลดลงประมาณ 20% และกำลังสูญเสียจากการไถลลดลงถึงประมาณ 35% เมื่อเทียบกับชุดเฟืองตรงอ้างอิง ซึ่งสอดคล้องกับการประเมินโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในขั้นตอนการออกแบบ สำหรับการทดลองวัดการสั่นสะเทือนพบว่า ชุดเฟืองที่ออกแบบใหม่มีการสั่นสะเทือนที่ความถี่ที่เกี่ยวข้องกับการขบ และค่าการสั่นสะเทือน RMS ของความถี่ที่เกี่ยวข้องกับการขบน้อยกว่าชุดเฟืองตรงอ้างอิง ผลการศึกษาสรุปได้ว่าการเลือกพารามิเตอร์ของเฟืองที่เหมาะสมในขั้นตอนการออกแบบ ทำให้ได้เฟืองที่มีความแข็งแรง มีกำลังสูญเสียต่ำ และยังมีขนาดการสั่นสะเทือนต่ำลงได้
The design methodology to minimize gear power loss along with keeping the load capacity comparing to the reference spur gear is proposed in this thesis. There are two related principles in the design that are 1. the design method suggested by AGMA that results the designed gear having sufficient load capacity and also reveals relations between the geometrical parameters and the tooth strength and 2. the estimation of gear power loss by the mathematical model developed former that exposes the effect of gear geometrical parameters on the sliding loss. With these two principles, the method to choose gear parameters to acquire the replacement gear that has larger load capacity and minimum power loss is probable. Since the proposed methodology probably affects the other gear characteristics, here the effect of the methodology on the gear vibration is selected to study. From the study, the method to design the low power loss gear that has larger load capacity than the reference gear are reducing module, increasing pressure angle, widening face width, and the helix angle should be set around 10° - 20° for the helical gear. The estimated results show that the sliding loss of the designed gear is lower than the reference gear about 35%. The experiments to verify the power losses were done by the back-to-back gear test rig. The total power loss of the designed gear is lower than the reference around 20% and the sliding loss is lower around 35% that agree with the estimations by the mathematical model in the design stage. For the vibration experiment, amplitudes of vibration at the meshing frequencies and the RMS of meshing components of the designed gear are lower than the reference gear. These verify that it is possible to acquire high load capacity, and low power loss gear by choosing the proper gear parameters in the design stage