歯車機構

教科書 p.42
もくじ






歯車とは
歯車の作成方法
歯車の種類
歯型の条件
歯車の基本用語
歯型
サイクロイド歯車とインボリュート歯車
かみ合い率
摩擦車
歯車
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1
%E3%82%A4%E3%83%AB:Gears_animation.gif
歯車とは
円筒状に設けられた
突起と突起を噛み合わせる
ことにより回転を確実に伝達する機構
ラック型工具による成形法
http://homepage3.nifty.com/m_sada/mechanic/gear03.html
ピニオンカッタによる創成法
http://www.tokiwa-group.co.jp/products/060501
ラックカッタ
http://www.ebs-tool.com/homepage/home/luck.htm
ホブ盤による創成法
http://homepage3.nifty.com/m_sada/mechanic/gear03.html
ホブ盤
http://www.kashifuji.co.jp/products/products_hob_p_KL451.html
JIS B 0102
駆動軸と従動軸が平行なもの

他の歯車に比較して簡単に作れる

伝動効率が98%以上で高い
平歯車 ( spur gear )
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1
%E3%82%A4%E3%83%AB:Gears_animation.gif
はすば歯車 ( helical gear )
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1
%E3%82%A4%E3%83%AB:Helical_Gears.jpg
はすば歯車の特徴

平歯車よりもかみあい変動が小さいため,騒音
振動が少ない.

加工が面倒で価格が高くなる.

軸方向に推力が発生する.
やまば歯車
(double helical gear )
軸方向に推力が
発生しない.
http://www.weblio.jp/content/%E3%82%84%E3%81%BE%E3%
81%B0%E6%AD%AF%E8%BB%8A
内歯車 ( internal gear )
http://www.khkgears.co.jp/gear_technology/bas
ic_guide/KHK351_2.html
ラック
アンド
ピニオン
( rack and pinion )
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%BB%
E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%89%E3%83%BB%E3%83%94%E3%83%8B%E3
%82%AA%E3%83%B3
駆動軸と従動軸が交差しているもの
さまざまなものがあります.
すぐばかさ歯車
( bevel gear )
軸が一点で交差する.
http://www.ipros.jp/product/detail/2000041835/
まがりばかさ歯車
( spiraled bevel gear )
軸が一点で交差する.
http://www.incom.co.jp/productnavi/index.php/
product/57159
ハイポイドギア
( hypoid gear )
かさ歯車と違い,軸が
交差せずにずれている
フェースギア ( face gear )
http://www.weblio.jp/content/%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%BC%
E3%82%B9%E3%82%AE%E3%83%A4
ねじ歯車
( screw gear )
点接触なので大きな力
の伝達には適さない.
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1
%E3%82%A4%E3%83%AB:Helical_Gears.jpg
ウオームギア ( worm gears )
ウオームからしか動
力が伝達されない.
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3
%83%AB:Worm_Gear_and_Pinion.jpg
非円形歯車
http://www.chibadies.co.jp/products/contents03.html
摩擦車とピッチ円・ピッチ点
ピッチ円 = 摩擦車の円周
ピッチ点
ピッチ円とピッチ円の交点
ピッチ点
ピッチ点
ピッチ円
ピッチ円
共通法線がピッチ点を通る
二つの歯の接触点
における共通接線
ピッチ円
二つの歯の接触点
における共通法線
ピッチ円
共通法線がピッチ点を通る
共通接線
ピッチ円
共通法線
ピッチ円
共通法線がピッチ点を通る
ピッチ円
共通法線
ピッチ円
共通接線
歯型の条件
歯車として成立するためには,2つの歯の接触
点における共通法線が常にピッチ点を通過す
ることが必要
この条件を満たす曲線としてインボリュート
曲線が使用される場合が多い.
接触点のピッチ円上の距離
歯厚 s
歯溝の幅 w
バックラッシ c0 = w - s
円ピッチ t
ピッチ円直径
歯数
単位は mm
d
t
z
:
:
d
z
歯末のたけ
全歯たけ
歯元のたけ
相手の歯末のたけ
歯元のたけ f
頂げき ck = f - k
円ピッチ p
PP1  PP2  t
PP1  PP2  t
  d1
t  z

1

t   d 2

z2
 d1  d 2

t
z1
z2
d1 d 2
m  
z1 z2
モジュール m
歯の大きさを示す.
モジュールを同じにしないとかみ合わない.
単位は mm
d
m
z
歯末のたけ
全歯たけ
歯元のたけ
並歯の歯車では歯末のたけを
モジュールに等しくする.
歯末のたけ =
モジュール
dk
d
d1  z1m, d 2  z2 m
d k1  d1  2m, d k 2  d 2  2m
d1  d 2 z1  z2
a

m
2
2
p.47
例題4.1
サイクロイド歯車とインボリュート歯車
サイクロイド歯車
サイクロイド曲線
サイクロイド曲線の式
 x  r0   sin  

 y  r0 1  cos  
歯面をサイクロイド曲
線にすると滑らかに接
触し,摩耗が歯面で一
様になる.時計で使わ
れることが多い.
インボリュート歯車
http://hagurumakakou.seesaa.net/article/47714300.html
インボリュート曲線
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%9C%E3%83
%AA%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%88%E6%9B%B2%E7%B7%9A
基礎円
http://hagurumakakou.seesaa.net/article/47714300.html
インボリュート曲線の式

 x  r0  cos    sin  

y

r
sin



cos




0

接触点の軌跡
ピッチ円
ピッチ円
圧力角
標準歯車では
α = 20°
圧力角 α
ピッチ円半径
基礎円半径
角速度
:
:
:
 rg1  r1 cos 

 rg 2  r2 cos 
rg1 r1 2
 
rg 2 r2 1
r1,r2
rg1,rg2
ω1,ω2
中心間距離と圧力角の関係
中心間距離変化の影響
インボリュート歯形の特徴
接触点が変化しても
軸間距離が変化しても
角速度が変化しない.
接触点と法線方向速度
ω2
u1
r1
ω1
接触点の変化と法線方向速度
ω’2
u’1
r’1
ω1
P.54
例題4.2
かみ合い率とは

駆動歯車の歯と従動歯車の歯がどの程度
接触しているか(かみ合っているか)を
表す.

一組の歯が接触を開始してから,終了す
るまでの接触長さと円ピッチの比で表す.
歯に対する負担の程度を表す

かみ合い率が大きいほど1組の歯が負担
する荷重が小さくなる.

かみ合い率が大きいほど歯の強度や摩耗
に対して有利になる.
接触点の移動
接触終了
歯と歯が
接触開始
ピッチ点の移動
接触終了
歯と歯が
接触開始
接触弧 l
l
円ピッチ t
t
かみ合い率 ε
l

t
ε = 1 : 常に1組の歯が接触している.
 ε = 2 : 常に2組の歯が接触している.
 ε = 1.8 : 一回転中の80%は2組の歯が接触し,
20%は1組の歯が接触している.

記号の定義
圧力角 α
円ピッチ t
かみ合い率 ε の計算
 r1  hk1   r12 cos2  
2

 r2  hk 2   r22 cos2   a sin 
2
t cos 
p.59
例題4.3
教科書P.86
演習問題2.