기어 설계 현업 자료

1. 기어의 개요

1) 기어의 특징

- 축간거리가 짧고 큰 감속을 얻을 수 있다
- 정확한 속도비로 큰 동력 전달
- 전동효율이 높다
- 소음과 진동이 발생
- 좁은 장소에도 설치가능

2) 기어의 종류

- 평기어 : 가장 많이 쓰임

- 헬리컬기어 : 평기어보다 이의 물림 원활, 진동과 소음 적음. 축방향 추력발생
- 더블헬리컬기어 : 헬리컬기어의 결점인 추력을 없앰
- 직선베벨기어 : 이끔과 피치원추의 모직선과 일치
- 스파이럴베벨기어 : 비틀어져있는 베벨기어. 조용하게 회전한다.

- 마이터기어 : 직각인 두 측간의 운동 전달
- 크라운기어 : 피치면이 평면인 베벨기어
- 나사기어 : 비틀림각이 다른 헬리컬기어. 평행하지도, 교차하지도 않는 축사이 운동 전달  
- 원통웜기어 ; 큰 감속비를 얻을 수 있다.

- 하이포드기어 : 베벨기어의 축을 엇갈리게 한 것. 자동차의 차동기어장치의 감속기어로 사용

3) 치형곡선
① 사이클로이드 곡선 ②인벌류트 곡선
 
- 구름원의 한 점이 그리는 궤적.
- 속비가 정확하다
- 마멸과 소음이 적다
- 잇면의 마멸이 균일
- 효율이 높다
- 가공이 어렵고 호환성이 작다고 이드 곡선
- 압력각 불일정
 
- 실의 한끝을 잡아당기면서 풀어나갈 때 실의 한 점이
그리는 궤적
- 치형의 가공이 쉽다
- 정밀도가 크고 호환성이 좋다
- 축간거리가 변하여도 속도비에 영향이없다
- 이뿌리가 튼튼하다
- 마멸과 소음이 크다
- 압력각 일정

 

3) 이의간섭과 언더컷
① 이의 간섭 : 잎끝이 피니언의 이 뿌리에 부딪혀서 회전할 수 없게 되는 현상
*원인 *방지책
 
- 피니언의 잇수가 적을 때
- 잇수비가 너무 클 때
- 압력각이 작을 때
- 유효이높이가 높을 때
② 언더컷(절하)

- 이뿌리면을 파낸다
- 이끝면을 깎아낸다
- 압력각을 크게한다(20° 이상)
 
- 이의 간섭으로 인해 이뿌리를 깎아내어 이 뿌리가 가늘어지는 현상
- 방지법 : 이의간섭방지법 + 전위기어를 만든다, 한계 이수 이상으로 한다

5) 미끄럼률
- 피치원에서는 구름접촉, 다른점에서는 미끄럼접촉+구름접촉
 
- 사이클로이드 치형에서는 피치점의 앞,뒤에서 미끄럼률 일점. 잇면에 비교적 고르게 분포
- 인벌류트 치형에서는 미끄럼률 피치점에서 0, 양끝으로 갈수록 커짐.
* 압력각을 크게 할 때 미끄럼률과 물림률의 관계
 
- 언더컷을 방지할 수 있다
- 물림률이 감소된다
- 치면의 미끄럼률이 감소된다
6) 백래시 (뒤틈, 엽새, 치면놀이)
- 기어의 회전을 원활히 하기위해 이와 이사이 틈새
- 윤활유를 치면에 골고루 분포
- 너무크면 소음과 진동의 원인. 작은 편이 좋다
7) 표준기어와 전위기어

- 베어링 하중 증가
- 치면의 곡률반경 증가
- 치의 강도 증가
 
- 물림길이 감소, 언더컷을 방지하기 위해 기준피치선 이동하여 절삭
- 중심거리 자유롭게 조절 가능
- 이의 강도 개선
8) 스퍼기어의 설계
① 루이스의 굽힘강도식
- 치를 한 개의 외팔보로 가정하고 굽힘에 대한 강도 계산
- 물림률은 1로하고, 전체하중이 1개의 이에 작용
- 전체하중이 이끝에 작용한다
- 포물선형 균일강도의 외팔보로 가정
② 헤르츠의 면압강도식
- 치면 접촉부에 압력이 과대하게 작용하지 않도록 해야 함
- 하중이 작고 마멸이 적은 경우 굽힘강도, 장시간에 걸쳐 하중이 작용하는 경우 면압강도 고려

3. 헬리컬기어
1) 개요
① 헬리컬기어의 특징
- 진동과 소음이 작고 고속운전에 적합
- 물림률이 커서 큰 동력 전달 가능
- 축의 중심거리 조정가능
- 축방향에 추력이 생성 -> 스러스트베어링 필요
- 큰 회전비를 얻을 수 있음

4. 웜기어
- 감속비를 아주크게 가능하므로, 감속장치, 공작기계의 분할기구등에 사용
1) 특징
장점   
- 작은용량으로 큰 감속비
- 부하용량이 크다
- 역전 방지
- 소음, 진동 작다

단점
- 잇면의 미끄럼이 크고 효율이 낮다
- 웜휠 연삭 불가능
- 교환성이 없다
- 특수공구가 필요하다