2.1 Kugg

Kugghjulen utövar kraftöverföring mellan styva kroppar genom interaktion av kuggar som gradvis kommer i kontakt med varandra. Omkretsen längs vilken kontakt sker mellan de två kugghjulen sker kallas delningscirkeln. Avståndet mellan centrum hos delningscirklarna som utgör ett par kugghjul kallas driftavstånd.

Kuggarna kan ha olika typer av profil. De mest utbredda profilerna har formen av en evolvent, en kurva erhållen som banan av en punkt som hör till en linje som rullar utan att glida på en omkrets.

Vanligtvis bygger kuggarna i en radiell riktning som sträcker sig över stigytan. Den övre delen på ett kugghjul kallas toppkon och definieras som delen som sticker ut mellan delningscirkeln och toppcirkelns diameter. Delen mellan delningscirkeln och bottencirkeln kallas bottenkon. Kuggens sidoytor kallas profil. Den är uppdelad i två halvor från delningscirkeln: den yttre ytan kallas kuggrygg, den inre ytan kallas kuggflank.

Kuggens profil (Fig.1) kan delas in i två delar: kuggtopp (h_a) definieras som avståndet i radiell riktning mellan delningscirkeln (d) och toppcirkeln (d_a); kuggfot (h_f) definieras som avståndet mellan delningscirkeln, även radiellt, och bottencirkeln (d_f), som avgränsar kuggens bottenyta. Summan av dessa två mått utgör kugghöjden (h).

Delningen (p) definieras som avstånd mellan två på varandra följande likbelägna kuggflanker, uppmätta längs delningscirkeln. Kuggluckan (e) är längden på cirkelbågen mellan två på varandra följande kuggar. Kuggtjocklek (s) är längden på delningscirkelbågen begränsad av en kugge. Slutligen definieras kuggbredd (b) som den axiella bredden på kuggen.

För att gripa in i varandra korrekt måste de två kugghjulen, med en radie på delningscirkeln lika med r₁ och r₂, ha samma delning (p). Den cirkulära delningen är därför kopplad till delningscirkeln genom följande relation:

där z är antalet kuggar närvarande på kugghjulet. Härifrån, kan ett grundläggande mått erhållas för användning på kugghjulen, det är modulen (m):

För att gripa in korrekt med varandra måste två kugghjul ha samma delning (p), och därav måste de också ha samma modul (m).

Antalet kuggar kan också relateras till överföringsförhållandet (τ) med följande formel:

Ett annat nödvändigt villkor för att två kugghjul ska gripa in korrekt i varandra är att de har samma lutningsvinkel på spiralen. Kuggarna på det drivande kugghjulet överför en kraft (F) till kuggarna på det drivna hjulet som har en sådan riktning att det bilda en tryckvinkel (α) med tangenten som är gemensamma för de båda delningscirklarna. Värdet av tryckvinkeln (α) påverkar det minsta antalet kuggar som ett kugghjul kan ha så att hela tandprofilen har en evolvent form. Samtliga ELESA överföringselementen har tryckvinklar på 20°.