기어랙

기어 랙은 회전 운동의 동력과 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 직선 톱니 기어 랙의 경우 결합 피니언은 피치와 압력 각도가 동일해야 합니다. 기어 랙 톱니가 나선형인 경우 피니언과 기어 랙의 피치, 압력 각도 및 나선형 각도가 동일해야 합니다. 그러나 각 구성요소의 나선 각도 방향은 반대여야 합니다.

기어 랙의 톱니는 랙 밀링 머신을 사용하여 절단됩니다. 밀링 헤드는 랙의 한 섹션을 가공한 다음 랙이 완료될 때까지 인접한 섹션으로 인덱싱합니다. 랙의 최대 길이는 밀링 머신의 길이에 의해서만 제한됩니다. 기어 랙은 강철, 황동, 청동 또는 플라스틱을 포함한 다양한 재료로 생산할 수 있으며 용도에 따라 강도 및 내구성 요구 사항에 따라 강화할 수 있습니다.

기어 랙의 형상은 여러 매개변수로 정의됩니다. 이론적 의미에서 기어 랙은 피치 직경이 무한한 스퍼 기어일 뿐입니다. 계산은 치아가 정상 시스템에서 생성되는지 아니면 가로 시스템에서 생성되는지에 따라 달라집니다.

기어랙 제작에 필요한 첫 번째 값은 피치입니다. 미터법 시스템에서는 이를 모듈이라고 합니다. 모듈의 값이 증가할수록 기어 치형의 크기도 증가합니다. 영어 표준 시스템에서는 헬리컬 기어의 피치를 직경 피치(DP)라고 합니다. 이는 기준 직경이 1인치인 기어에서 발견되는 톱니 수를 나타냅니다.

압력각은 기어의 작용선과 피치원의 접선 사이의 각도입니다. 이는 기어 톱니 사이의 접촉을 결정하고 기어의 하중 전달 능력과 효율성에 영향을 미칩니다. 영국 시스템에서 헬리컬 기어는 일반적으로 20도 또는 14도 30분의 압력 각도 값을 갖습니다. 미터법 헬리컬 기어의 경우 압력 각도는 일반적으로 20도입니다.

피니언의 톱니 수는 용도에 원하는 속도 비율을 기준으로 최종 사용자가 선택합니다. 피니언의 각 회전은 기어 랙을 따라 특정 선형 거리를 이동합니다. 같은 거리를 이동하려면 더 적은 수의 톱니를 가진 피니언이 더 큰 피니언보다 더 빠르게 회전해야 합니다.

기어 랙 톱니의 추가는 피치 높이와 톱니 끝 사이의 선형 거리입니다. 이에 따라 디덴덤은 피치 높이와 이뿌리 사이의 선형 거리입니다. 어덴덤과 디덴덤의 합이 전체 치아 높이를 결정합니다.

백래시 값은 기어 랙에 중요합니다. 이 값은 피니언 기어 톱니와 랙 기어 톱니가 접촉하지 않을 때 사이의 거리를 측정합니다. 기어 톱니가 적절하게 맞물리고 윤활유가 접촉점에서 랙과 피니언과 맞물리도록 최소한의 백래시가 필요합니다. 랙 앤 피니언 시스템은 일반적으로 위치 지정 응용 분야에 사용되므로 백래시 오류의 누적은 위치 정확도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 위치 정확도를 유지하기 위해 광학 인코더와 같은 추가 메커니즘이 랙 및 피니언 시스템에 통합되었습니다.

기어 랙의 설계에는 피치 높이, 모듈, 압력 각도, 부록, 디덴덤 및 백래시를 결정하는 작업이 포함됩니다. 이러한 요소는 원하는 속도 비율, 동력 전달 요구 사항 및 기계 시스템 설계에 따라 달라집니다. 기어 랙은 수직 축 사이에서만 동력을 전달합니다. 피니언이 회전하면 톱니가 맞물려 피니언에서 기어 랙으로 토크를 전달합니다. 랙이 고정되고 피니언이 시계 방향으로 회전하면 피니언이 오른쪽으로 이동합니다. 피니언이 고정되어 시계 방향으로 회전하면 랙이 왼쪽으로 이동합니다. 랙을 따라 이동하는 거리는 피니언의 피치 원주와 같습니다. 일반 모듈을 사용할 때 이 거리는 분수입니다. 모듈 대신 원형 피치를 사용하면 고정된 변환을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 톱니가 30개인 모듈 3 피니언은 회전당 282.74mm를 이동하는 반면, 톱니가 30개인 CP10 피니언은 회전당 정확히 300밀리미터를 이동합니다. 고정된 회전 값을 얻는 또 다른 방법은 나선 각도가 19도 31' 41"인 나선형 랙 및 피니언을 사용하는 것입니다. 이 값은 모듈을 원형 피치로 변환하기 때문입니다.

기어 랙은 설계가 간단하고 작동이 효율적이며 비용 효율적이기 때문에 기계 시스템에서 일반적으로 사용되는 요소입니다. 기어 랙의 기술적 정의와 설계 원리를 이해하는 것은 기계 시스템을 사용하는 모든 사람에게 필수적입니다.