さまざまな種類の平歯車を比較する方法

平歯車の種類を比較する際には、考慮すべき重要な点がいくつかあります。主な考慮事項は、一般的な用途、ピッチ径、歯先円です。ここでは、これらの各要素について詳しく見ていきます。この記事は、各タイプの平歯車がどのような用途に適しているかを理解するのに役立ちます。電動モーターや建設機械の動力源として適切なギアを選ぶことで、作業が容易になり、長期的にはコスト削減につながります。

一般的な用途

平歯車は、その多くの用途の中でも、飛行機、列車、自転車などで広く使用されています。また、ボールミルや粉砕機にも使用されています。高速かつ低トルクの特性により、産業機械を含むさまざまな用途に最適です。以下は、平歯車の一般的な用途の一部です。以下に、最も一般的なタイプをいくつか示します。平歯車は一般的に静かですが、限界もあります。
平歯車式伝動装置は、外部式または補助式があります。これらの装置は、前後のケーシングによって支持されています。駆動力を補助装置に伝達し、補助装置が機械を動かします。駆動速度は通常5000～6000rpmですが、遠心式ブリーザーの場合は20000rpmになります。そのため、平歯車は一般的に大型機械に使用されます。平歯車についてさらに詳しく知りたい場合は、次のビデオをご覧ください。
平歯車のピッチ径と直径ピッチは重要なパラメータです。直径ピッチ、つまり歯数とピッチ径の比は、2つの平歯車間の中心距離を決定する上で重要です。2つの平歯車間の中心距離は、それぞれのピッチ円の半径を足し合わせることで計算されます。歯先高さ、つまり歯形は、歯がピッチ円から突き出ている高さです。ピッチの他に、2つの平歯車間の中心距離は、それぞれの中心間の距離で測定されます。
平歯車のもう一つの重要な特徴は、低速回転性能です。低速でも大きな動力を発生させることができます。ただし、騒音対策が最優先事項でない場合は、はすば歯車の方が適しています。はすば歯車は、軸と逆方向に歯が配置されているため、静音性に優れています。しかし、騒音レベルを考慮すると、低速回転時にははすば歯車の方が適しています。

工事

平歯車の製造は、歯車ブランクの切削から始まります。歯車ブランクは扇形のビレットから作られ、サイズ、形状、重量は様々です。切削工程では、正しい歯車形状を作成するために金型を使用する必要があります。その後、歯車ブランクは、所望の形状とサイズになるまで、ねじ切り盤にゆっくりと供給されます。製造工程では、平歯車ビレットと呼ばれる鋼製の歯車ブランクが使用されます。
平歯車は、中心穴とパイロット穴の2つの部分から構成されます。歯先径は、平歯車の歯の最も外側の点に沿って走る円です。歯底径は、歯の溝の底部の直径です。ピッチ面に接する平面は圧力角と呼ばれます。平歯車の全直径は、歯先径と歯底径の合計に等しくなります。
ピッチ円とは、一連の歯と各歯の直径分割によって形成される円です。ピッチ円は、噛み合った2つの歯車間の距離を定義します。中心距離とは、歯車間の距離です。ピッチ円の直径は、噛み合う2つの平歯車間の中心距離を決定する上で重要な要素です。中心距離は、各歯車のピッチ円の半径を足し合わせることで計算されます。歯底高とは、ピッチ円から歯が突き出ている高さです。
設計プロセスにおけるその他の考慮事項には、構造に使用する材料、表面処理、歯数などがあります。場合によっては、市販の標準ギアが最も適切な選択肢となります。これは用途のニーズを満たし、より安価な代替手段となります。ギアは適切に潤滑されないと長持ちしません。平歯車の潤滑方法には、流体潤滑ジャーナルベアリングや一体型ギアなど、さまざまな方法があります。

追記丸

平歯車において、ピッチ径と歯先円は重要な寸法です。これらの直径は歯車全体の直径であり、ピッチ円は歯車の歯の根元を中心とする円です。歯先係数は、ピッチ円と歯先値（歯車の歯の頂部と噛み合う歯車のピッチ円との間の半径方向距離）によって決まります。
ピッチ面はピッチ円の右側面であり、歯底円は2つの歯面間の空間を定義します。歯底径は歯の頂点とピッチ円との間の距離であり、ピッチ径と歯先円はこれら2つの円間の半径方向の距離です。ピッチ面と歯先円の差はクリアランスと呼ばれます。
平歯車の歯数は、圧力角が20度のとき16以上でなければなりません。ただし、強度と接触比が設計限界内であれば、16歯の歯車でも使用できます。また、歯形シフトや歯先修正によってアンダーカットを防ぐことができます。さらに、正の補正を用いることで歯先長さを短くすることも可能です。ただし、歯先円が負の平歯車ではアンダーカットが発生する可能性があることに注意が必要です。
平歯車のもう一つの重要な側面は、その噛み合いです。そのため、標準的な平歯車には、ピッチ円と呼ばれる噛み合い基準円があります。一方、中心距離は、2つの歯車の中心軸間の距離です。計算を開始する前に、歯車システムに関連する基本的な用語を理解することが重要です。とはいえ、同じ基準円を使用して平歯車を噛み合わせることが可能であることを覚えておくことが重要です。

ピッチ径

平歯車のピッチ径を決定するには、駆動方式、駆動装置の種類、被駆動装置の種類を指定する必要があります。また、提案する直径ピッチ値も定義します。ピッチ径が小さいほど、ピニオンにかかる接触応力は少なくなり、耐用年数は長くなります。平歯車は、他の種類の歯車よりもシンプルな工程で製造されます。平歯車のピッチ径は、圧力角、作動深さ、および全深さを決定するため重要です。
ピッチ径と歯数の比をダイアメトラルピッチと呼びます。歯は軸方向平面で測定されます。フィレット半径は、歯車の歯の根元に形成される曲線です。フルデプス歯とは、有効深さが通常のダイアメトラルピッチの2.000分の1に等しい歯のことです。ハブ径は、ハブの外径です。ハブ突出部は、ハブが歯車面から突き出ている距離です。
メートル法の平歯車は、通常、直径ピッチで指定されます。これは、ピッチ円直径1インチあたりの歯数です。一般的に、逆インチで測定されます。法線平面は、ピッチが指定されている点で歯面と交わります。ヘリカルギアの場合、この線はピッチ円筒に垂直です。さらに、ピッチ円筒は通常、外側のヘリックスに垂直です。
平歯車のピッチ直径は、通常ミリメートルまたはインチで指定されます。キー溝は、シャフトに加工された溝で、キーがシャフトのキー溝に嵌合します。通常の平面では、ピッチはインチで指定されます。インボリュートピッチ、または直径ピッチは、直径1インチあたりの歯数の比率です。これは複雑に思えるかもしれませんが、平歯車のピッチを理解する上で重要な測定値です。

材料

平歯車の主な利点は、負荷に関係なく歯の曲げ応力を低減できることです。一般的な平歯車の歯幅は20mmで、3000Nの負荷がかかると破損します。これは材料の降伏強度をはるかに超えています。平歯車の材料特性を見てみましょう。その強度は材料特性に依存します。お使いの機械に最適な平歯車材料を見つけるには、次の手順に従ってください。
平歯車に最も一般的に使用される材料は鋼です。鋼には、ダクタイル鋳鉄やステンレス鋼など、さまざまな種類があります。S45C鋼は最も一般的な鋼で、炭素含有量は0.45%です。このタイプの鋼は入手しやすく、ヘリカルギア、平歯車、ウォームギアの製造に使用されます。耐食性に優れているため、平歯車の材料として人気があります。以下に、鋼の利点と欠点をいくつか挙げます。
平歯車は、金属、プラスチック、またはこれらの材料の組み合わせで作られています。金属製平歯車の最大の利点は、強度対重量比の高さです。鋼鉄製に比べて約3分の1軽量で、耐腐食性にも優れています。アルミニウムは鋼鉄やステンレス鋼よりも高価ですが、加工が容易です。その設計により、用途に合わせて簡単にカスタマイズできます。汎用性が高いため、ほぼすべての用途に使用できます。したがって、特定のニーズがある場合でも、ニーズに合った平歯車を簡単に見つけることができます。
平歯車の設計は、その性能に大きく影響します。そのため、適切な材料を選び、正確な寸法を測定することが不可欠です。寸法測定は性能だけでなく、品質と信頼性にも重要です。したがって、業界の専門家は、歯車の材料や部品を表す用語に精通していることが不可欠です。さらに、製造および発注の正確性を確保するためには、歯車の材料と寸法測定について十分に理解しておくことが不可欠です。

編集者：CX 2023-11-11