減速箱可容許最大軸向力,徑向力如何計算

一、主要影響因素

1. 軸承選型與排列方式
   減速箱承受軸向力與徑向力的能力主要取決於所使用的軸承種類（如深溝球軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承等）及其排列結構。
2. 軸徑與支撐距離（懸臂長度）
   較粗短的軸可承受較大的力。長懸臂則易產生過大彎矩，影響承載力。
3. 齒輪受力情況
   行星齒輪系、直齒或斜齒輪其受力方向與大小不同，斜齒輪會產生軸向力。
4. 箱體剛性與潤滑條件
   剛性不足會導致變形與應力集中。
5. 實際應用壽命與安全係數要求
   若需長時間執行，需降低允許負載，增大安全係數。

二、徑向力與軸向力的估算方式

1. 徑向力（Fr）估算公式（以齒輪為例）：

• Fr：徑向力（N）
• T：輸出或輸入軸扭矩（Nm）
• d：齒輪節徑（m）(行星減速機為輸出軸3個位置孔之PCD)

**注意：**若是多齒承載或行星齒輪，需乘上力分佈係數或依實際齒數修正。

2. 軸向力（Fa）估算公式（主要用於斜齒輪）：

• Ft：齒向力（與扭矩相關）
• β：齒輪螺旋角（斜齒才有）

三、實際設計容許值計算

在設計減速箱時，會根據軸承廠商提供的資料表來定義其額定容許軸向力與徑向力。常見步驟如下：

1. 查詢選用的軸承型號，其對應的：
   • 徑向基本額定負載（Cr）
   • 軸向負載能力（通常需乘係數）
2. 確認負載作用點位置（懸臂長短會放大負載）
3. 計算或模擬實際工況受力
4. 加入安全係數（常見為1.5～2）

範例（假設）

假設減速機輸出軸最大輸出扭矩 T=200 Nm ，輸出齒輪節徑 d=80 mm，則徑向力為：

若為斜齒輪，螺旋角 β=20度，則：

然後需確認軸承是否能承受這兩個方向的負載。

📌 建議

• 若您使用的是行星減速機，可向原廠索取「最大容許軸向/徑向力」圖表（通常與軸轉速與負載位置有關）。
• 若是自行設計，請針對軸承與結構詳細計算並考慮安全係數。
• 可用 FEA（有限元素分析）模擬整體受力情形，獲得更準確資料。