인벌루트 기어

Involute gear
인볼루트 기어 두 개, 좌측이 우측을 주행하는 경우: 파란색 화살표는 좌측 기어가 가하는 하향 힘과 (2) 우측 기어가 가하는 상향 저항을 나타냅니다.힘선(또는 작용선)은 두 기준 원에 공통인 파란색 점선의 긴 다리를 따라 실행됩니다.여기서의 인볼루트는 역추적됩니다.접점들은 마치 왼쪽 회전 베이스 원에서 풀리는 것처럼 정지된 힘-벡터 "끈"을 따라 이동하고 오른쪽 회전 베이스 원에 감깁니다.이 상황에서는 반대 [왼쪽 아래부터 오른쪽 위] 공통 접선(표시되지 않음)을 따라 힘이 가해지지 않으므로 접점이 필요하지 않습니다.즉, 치아가 약간 좁아진 상태에서 다른 치아는 그대로 유지된다면 왼쪽 기어의 각 치아 위쪽에 틈이 생길 것입니다. 왜냐하면 이 틈에 의해 아래쪽으로의 힘이 가해지기 때문입니다.

인볼루트 기어 프로파일은 오늘날 기어 변속에 가장 일반적으로 사용되는 시스템이며, 사이클로이드 기어는 시계와 같은 일부 특수 분야에 여전히 사용됩니다.인볼루트 기어에서 톱니의 프로파일은 원의 인볼루트이다.원의 인볼루트는 기본 원이라고 불리는 고정된 원에서 스스로를 풀어내는 가상의 팽팽한 끈의 끝에 의해 추적되는 나선 곡선 또는 원의 원주에 투영된 삼각형 파동입니다.

다른 기어 시스템과 달리 인볼루트 기어의 톱니 프로파일은 기어 상의 톱니 수, 압력 각도 및 피치에만 의존하기 때문에 인볼루트 기어 프로파일은 기계 설계의 근본적인 진보였습니다.즉, 기어의 프로필은 기어가 결합하는 기어에 따라 달라지지 않습니다.따라서, n과 m의 톱니 인볼루트 스퍼 기어는 n과 m에 관계없이 주어진 압력 각도와 피치를 갖는 올바르게 결합됩니다.이를 통해 제조 및 재고 관리에 필요한 기어 형태의 수가 대폭 줄어듭니다.

인볼루트 기어 설계에서 한 쌍의 기어 톱니 사이의 접촉은 동일한 나선형의 손의 두 인볼루트가 만나는 단일 순간 지점(오른쪽 그림 참조)에서 발생합니다.치아 반대쪽의 접촉은 두 개의 인볼루트가 다른 나선형 손의 접촉입니다.기어가 회전하면 이 접점의 위치가 각 톱니 표면을 가로질러 이동합니다.곡선의 임의의 지점에서 접선은 기어의 장착 거리에 관계없이 생성 라인에 수직입니다.따라서 힘의 선은 생성 선을 따르므로 두 개의 베이스 원에 접하며 작용선(압력선 또는 접촉선이라고도 함)으로 알려져 있습니다.이 경우 기어는 [1]기어의 기본 법칙을 따릅니다.

기어 세트의 두 기어 사이의 각 속도비는 메시 전체에서 일정하게 유지되어야 합니다.

이 특성은 톱니 쌍이 메쉬로 들어가거나 나올 때 속도 또는 토크 변화를 최소화하면서 동력을 부드럽게 전달하는 데 필요하지만 저속 기어에는 필요하지 않습니다.

작용선이 두 중심 사이의 선을 교차하는 지점을 기어의 피치점이라고 하며, 이 지점을 슬라이딩 접점이 없습니다.

작용선에서 실제로 도달한 거리를 접촉선이라고 합니다.접촉선은 피동 기어의 보조 원과 작용 선 사이의 교차점에서 시작하여 구동 [2]기어의 보조 원과 작용 선 사이의 교차점에서 끝납니다.

압력각은 작동선과 기어 중심을 연결하는 선 사이의 예각입니다.기어의 압력 각도는 인볼루트 형상의 위치에 따라 달라지지만 톱니가 올바르게 맞물리려면 기어 쌍의 압력 각도가 동일해야 하므로 인볼루트의 특정 부분이 일치해야 합니다.

어떤 압력 각도도 제작할 수 있지만, 가장 일반적인 스톡 기어는 20°의 압력 각도를 가지고 있으며, 14° 및 25°의 압력 각도 기어는 훨씬 [3]덜 일반적입니다.압력 각도가 커지면 기어 톱니의 베이스 폭이 커져 강도 및 부하 전달 능력이 커집니다.압력 각도를 줄이면 백래시가 낮아지고 작동이 원활해지고 제조 [4]오류에 대한 민감도가 낮아집니다.

대부분의 일반적인 스톡 기어는 일자형 톱니를 가진 스퍼 기어입니다.고강도 용도에 사용되는 기어는 대부분 나선형 인볼루트 기어이며, 이 기어는 서로 다른 손의 나선형으로 반대 방향으로 회전합니다.

제한된 상황에서만 사용되는 것은 나선형 인볼루트 기어이며, 이 두 인볼루트의 나선형은 서로 다른 "손"이며 작용선은 베이스 원에 대한 외부 접선(일반 벨트 구동과 같은 반면 일반 기어는 교차 벨트 구동과 같은)이며 기어는 Sa에서 회전합니다.효율이 낮기 때문에 제한적 차이에[clarification needed][6][7] 사용할 수 있고 효율이 0보다 낮을 때 차분을 잠글 수 있는 등 me 방향.[5]

레퍼런스

  1. ^ Norton, R.L., 2006, 머신 디자인: Pearson/Prentice-Hall, Third Ed, 통합 접근법 ISBN0-13-148190-8
  2. ^ tec-science (2018-10-31). "Meshing of involute gears". tec-science. Retrieved 2019-10-22.
  3. ^ Juvinall, R.C. 및 K.M. Marshek, 2006, Wiley, 4th Ed, ISBN 978-0-471-66177-1, 페이지 598
  4. ^ Boston Gear Company, Open Gearing Catalog, http://bostongear.com/products/open-gearing/stock-gears/spur-gears/spur-gears
  5. ^ Jacques Maurel 교수, "Paradoxical Gears", http://www.jacquesmaurel.com/gears
  6. ^ Jacques Mercier, Daniel Valentin 미국 특허 4831890
  7. ^ 아서 J.Fahy, Neil Gillies 미국 특허 5071395