기어
기어는 절단된 톱니 또는 톱니바퀴 또는 기어휠의 경우 삽입된 톱니(톱니라고 함)가 있는 회전하는 원형 기계 부품으로, 다른 (호환되는) 톱니 부품과 맞물려 토크와 속도를 전달(변환)합니다. 기어 작동의 기본 원리는 레버의 기본 원리와 유사합니다. 기어는 비공식적으로 톱니바퀴라고도 알려져 있습니다. 기어 장치는 전원의 속도, 토크 및 방향을 변경할 수 있습니다. 다양한 크기의 기어는 토크의 변화를 일으키고 기어비를 통해 기계적 이점을 생성하므로 단순한 기계로 간주될 수 있습니다.
기어의 장점
기어트레인을 사용하면 최소한의 공간으로 큰 속도비를 얻을 수 있습니다.
샤프트의 작은 중심 거리에 걸쳐 모션을 전달하는 데 사용됩니다.
기어 시스템을 사용하면 평행하지 않은 교차 샤프트 사이에서 모션을 전달할 수 있습니다.
기어는 기계적으로 강하므로 더 높은 하중을 들어 올릴 수 있습니다.
이는 속도를 크게 감소시키고 토크를 전달하는 데 사용됩니다.
이는 포지티브 구동에 사용되므로 속도 비율이 일정하게 유지됩니다.
기어는 대형 HF의 전달에 사용됩니다.
기어에는 윤활만 필요하므로 유지 관리가 덜 필요합니다.
수명이 길어서 기어 시스템이 매우 컴팩트합니다.
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기어의 종류
다음은 다양한 유형의 기어입니다.
내부 기어
이 피니언 휠은 외부 톱니바퀴와 함께 사용되며 원통과 원뿔의 일부로 조각된 톱니를 가지고 있습니다. 이는 유성 기어 드라이브 및 샤프트의 기어 유형 연결에 사용됩니다. 이러한 유형의 기어에는 한 가지 단점이 있습니다. 인벌류트 및 트로코이드와 같은 임피던스로 인해 관리해야 하는 내부 및 외부 기어의 수가 가변적이라는 것입니다.
마이터기어
속도비가 1인 샤프 기어를 마이터 기어라고 합니다. 속도를 변경하지 않고 동력 전달 방향을 전환하는 데 사용됩니다. 나선형 마이터 기어와 직선형 마이터 기어가 있습니다. 스파이럴 마이터기어는 축방향으로 추력을 발생시키기 때문에 스러스트 베어링의 사용을 고려해야 합니다. 표준 90도 이외의 샤프트 각도를 갖는 마이터 기어를 앵귤러 마이터 기어라고 합니다.
웜 기어
웜과 웜휠은 이러한 종류의 기어의 두 부분입니다. 웜은 나사 모양의 절단된 샤프트이고 웜휠은 짝을 이루는 기어입니다. 다양한 소재를 사용하여 표면이 서로 미끄러져 접촉할 때 마찰이 적습니다. 웜은 단단한 재질로 제작된 반면 웜휠은 부드러운 재질로 제작되었습니다.
스크류 기어
스크류 기어는 45도 비틀림 각도를 갖는 비평행 준 샤프트에 장착된 두 개의 동일한 방향 헬리컬 기어입니다. 하중 지지 능력이 좋지 않으며 치형 접촉이 점이므로 큰 동력 전달에는 적합하지 않습니다. 스크류 기어를 사용하는 경우 톱니 표면의 미끄러짐으로 동력이 전달되므로 윤활이 중요합니다. 가능한 치아 조합에는 제한이 없습니다.
나선형 베벨 기어
톱니선이 구부러진 베벨 기어를 나선형 베벨 기어라고 합니다. 이형 베벨 기어는 톱니 접촉 비율이 높아 효율성, 강도, 진동, 소음 측면에서 직선형 베벨 기어보다 뛰어납니다. 그러나 생성하기가 더 어렵습니다. 또한 곡선 톱니는 축 방향으로 추력 응력을 제공합니다. 제로 베벨 기어는 비틀림 각도가 가장 작은 나선형 베벨 기어입니다.
베벨 기어
베벨 기어는 원뿔처럼 보이며 단일 지점(교차 샤프트)에서 교차하는 두 샤프트 사이에 힘을 전달하는 데 사용됩니다. 콘은 베벨 기어의 피치 표면 역할을 하며 톱니는 콘을 따라 절단됩니다. 선형 베벨 기어, 헬리컬 베벨 기어, 마이터 기어, 앵글 베벨 기어, 크라운 기어 및 하이포이드 기어는 여러 유형의 베벨 기어 중 하나입니다.
기어랙
기어 랙은 평평한 표면이나 직선 막대를 따라 균일한 간격으로 배치되어 있는 균일한 크기와 모양의 톱니 세트입니다. 기어 랙은 무한한 피치 원통 반경을 가진 원통 모양의 기어입니다. 구형 기어 피니언과 맞물려 회전 운동량을 선형 운동으로 변환합니다. 직선 치아 라인을 특징으로 하는 두 가지 유형의 기어 랙은 직선 입 랙과 나선형 치아 랙입니다. 기어 랙의 끝을 밀링하여 기어 랙을 끝에서 끝까지 결합하는 것이 가능합니다.
평기어
스퍼 기어는 직선이고 샤프트에 평행한 치선이 있는 원통형 기어이며 평행 샤프트 기어 그룹의 하위 집합입니다. 가장 인기 있는 기어는 평기어입니다. 평기어는 정밀도가 높고 제작이 용이하기 때문입니다. 축방향 하중(추력 하중)이 없는 특징이 있습니다. 맞물린 두 개 중 큰 것을 기어라고 하고, 작은 것을 피니언이라고 합니다.
헬리컬 기어
스퍼 기어와 마찬가지로 헬리컬 기어는 평행 샤프트와 함께 사용되는 권선 톱니가 있는 원통형 기어입니다. 평기어보다 더 조용하고 더 나은 톱니 맞물림을 제공하며 더 무거운 중량을 전달할 수 있기 때문에 고속 응용 분야에 유용합니다. 스러스트 베어링은 축 방향으로 스러스트 힘을 생성하기 때문에 헬리컬 기어를 사용할 때 필요합니다. 헬리컬 기어에는 오른쪽 및 왼쪽 비틀림이 있으므로 맞물리는 쌍에는 반대쪽 방향의 기어가 필요합니다.
이중 헬리컬 기어
이중 헬리컬 기어는 두 개의 헬리컬 면이 공간을 두고 나란히 배열된 헬리컬 기어 유형입니다. 각 면의 나선 각도는 동일하지만 반대입니다. 이중 헬리컬 기어 세트를 사용하면 추력 하중이 제거되고 더 많은 톱니가 겹쳐지고 더 부드러운 작동이 가능해집니다. 헬리컬 기어와 유사하게 밀폐형 기어 드라이브는 때때로 트윈 헬리컬 기어를 사용합니다.
기어가 필요한 이유
기어는 한 축에서 다른 축으로 회전을 전달하는 매우 중요한 장치입니다. 따라서 기어는 샤프트의 출력 속도를 조정할 수 있습니다. 분당 100회전으로 회전하는 모터가 있고 단지 50회전만 하기를 원한다고 가정합니다. 기어 시스템을 사용하면 출력 샤프트가 엔진 속도의 절반으로 회전하도록 속도를 줄일 수 있습니다.
또한 기어의 톱니를 통해 샤프트의 움직임과 힘을 보다 세밀하고 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 고부하 환경에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 기어 세트의 두 번째 바퀴에 첫 번째 바퀴보다 톱니가 더 많으면 느리게 회전하지만 첫 번째 바퀴보다 더 많은 힘이 가해집니다. 기어는 또한 이와 관련하여 대부분의 풀리 시스템에 비해 우위를 제공합니다.
두 개의 기어가 맞물리면 두 번째 기어가 반대 방향으로 회전합니다. 예를 들어 후륜구동 차량의 후륜 중앙에 위치한 기어박스는 원뿔형 베벨기어를 채용해 구동축의 동력을 90도 전환하고 뒷바퀴를 회전시킨다.
기어에 사용되는 재료
기어에 사용되는 일반적인 재료는 다음과 같습니다.
강철- 기어에는 다양한 유형의 강철이 매우 일반적으로 사용됩니다. 몇 가지 예로는 탄소강, 합금강, 표면 경화강이 있습니다. 강철은 내구성이 뛰어나고 강하며 무거운 하중을 견딜 수 있습니다.
주철- 회주철은 일부 기어 용도에 사용되는 또 다른 일반적인 재료입니다. 튼튼하고 내마모성이 뛰어납니다.
나일론- 경량이나 소음 감소가 중요한 경우 나일론 또는 기타 플라스틱/폴리머 기어가 사용되는 경우가 있습니다. 그들은 스스로 윤활합니다.
알류미늄- 무게가 주요 관심사인 경우 경량 알루미늄 기어를 사용할 수 있습니다. 알루미늄 합금은 강하지만 일부 용도에서는 강철만큼 오래 지속되지 않을 수 있습니다.
놋쇠- 가끔 기어에 사용됩니다. 황동은 강철보다 내식성이 뛰어나고 자체 윤활성이 있습니다. 하지만 강철만큼 강하지는 않습니다.
복합 재료- 섬유 강화 플라스틱 및 기타 복합재는 특정 기어 응용 분야에서 인기를 얻고 있습니다. 강도와 내마모성을 고려하여 설계할 수 있습니다.
세라믹- 탄화규소와 같은 고급 세라믹 소재는 뛰어난 경도와 내마모성을 제공하지만 매우 부서지기 쉽습니다. 열악한 환경에서 사용됩니다.
금속 매트릭스 복합재- 세라믹의 경도/내식성에 금속의 강도를 부여하기 위해 세라믹으로 강화된 합금을 포함합니다.
기어 설계 특성
기어는 광범위한 산업 및 응용 분야에 맞게 다양한 디자인, 구성 및 구성으로 제공됩니다. 이러한 다양한 특성으로 인해 기어는 다음과 같은 여러 가지 방법으로 분류되고 분류될 수 있습니다.
기어 형상
● 기어 톱니 설계 및 구성
● 기어 축 구성
● 기어 형상
대부분의 기어 유형은 원형입니다. 즉, 기어 톱니가 원형 면을 가진 원통형 기어 본체 주위에 배열되어 있지만 일부 비원형 기어도 사용할 수 있습니다. 이러한 기어는 타원형, 삼각형, 사각형 모양의 면을 가질 수 있습니다.
원형 기어를 사용하는 장치 및 시스템은 회전 속도와 토크 모두에 대해 표현된 기어비(즉, 출력 대 입력 비율)의 일관성을 경험합니다. 기어비가 일정하다는 것은 동일한 입력(속도 또는 토크)이 주어지면 장치 또는 시스템이 일관되게 동일한 출력 속도와 토크를 제공한다는 것을 의미합니다.
반면, 비원형 기어를 사용하는 장치와 시스템은 가변적인 속도와 토크 비율을 경험합니다. 가변 속도 및 토크를 통해 비원형 기어는 출력 속도의 교대로 증가 및 감소, 다중 속도 및 역방향 동작과 같은 특별하거나 불규칙한 동작 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 기어 랙과 같은 선형 기어는 구동 기어의 회전 운동을 피동 기어의 병진 운동(또는 병진 운동과 회전 운동의 조합)으로 변환할 수 있습니다.
기어 톱니는 톱니바퀴라고도 부르므로 기어를 톱니바퀴라는 다소 오래된 용어로 부르기도 합니다. 이전 섹션에서는 기어 본체의 전체 형상을 기준으로 기어를 분류했지만, 이번 섹션에서는 톱니(톱니) 설계 및 구조와 관련된 특성을 설명합니다. 다음을 포함하여 기어 톱니에 사용할 수 있는 몇 가지 일반적인 설계 및 구성 옵션이 있습니다.
● 치아 구조
● 치아 배치
● 치아 프로필
● 기어 톱니 구조
기어 구조에 따라 기어 톱니는 기어 블랭크에 직접 절단되거나 별도의 모양 구성 요소로 기어 블랭크에 삽입됩니다. 대부분의 응용 분야에서 기어가 피로해지면 전체를 교체할 수 있습니다. 그러나 별도의 톱니 구성요소가 있는 기어를 사용하는 장점은 전체 기어 구성요소를 교체하는 대신 각각의 톱니가 피로해지면 개별적으로 교체할 수 있다는 점입니다. 이 기능은 전체 기어에 비해 개별 톱니바퀴를 저렴한 비용으로 사용할 수 있으므로 시간이 지남에 따라 전체 기어 교체 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 추가적으로, 그것은
전문화된, 맞춤형 또는 기타 찾기 어려운 기어 바디를 유지하고 보존할 수 있습니다.
기어 이빨 배치
기어 톱니는 기어 몸체의 외부 또는 내부 표면에 절단되거나 삽입됩니다. 외부 기어에서는 톱니가 기어 본체의 외부 표면에 배치되어 기어 중심에서 바깥쪽을 향합니다. 반면, 내부 기어에서는 톱니가 기어 본체의 내부 표면에 배치되어 기어 중심을 향해 안쪽을 향합니다. 짝을 이루는 쌍에서는 각 기어 본체의 기어 톱니 위치가 피구동 기어의 동작을 크게 결정합니다.
짝을 이루는 쌍의 두 기어가 모두 외부 유형인 경우 구동 기어와 피동 기어(및 해당 샤프트 또는 기본 구성 요소)가 반대 방향으로 회전하거나 이동합니다. 애플리케이션에서 입력과 출력이 동일한 방향으로 회전하거나 이동해야 하는 경우 일반적으로 아이들러 기어(즉, 구동 기어와 피동 기어 사이에 배치된 기어)를 사용하여 피동 기어의 회전 방향을 변경합니다.
짝을 이루는 기어 쌍 중 하나가 내부 기어이고 다른 하나가 외부 기어인 경우 구동 기어와 피동 기어가 모두 같은 방향으로 회전합니다. 이러한 유형의 기어 쌍 구성을 사용하면 구동 기어와 피동 기어에서 동일한 회전 방향이 필요한 응용 분야에서 아이들러 기어가 필요하지 않습니다. 또한 내부-외부 기어 쌍을 사용하는 구성은 유사한 외부 전용 기어 쌍을 사용할 때보다 기어와 해당 샤프트 또는 기본 구성 요소를 서로 더 가깝게 배치할 수 있으므로 제한된 또는 제한된 공간 응용 분야에 적합합니다.
기어의 톱니 프로파일은 기어 톱니의 단면 형상을 나타내며 속도 비율 및 경험되는 마찰을 비롯한 다양한 기어 성능 특성에 영향을 미칩니다. 기어 설계 및 제작에 사용할 수 있는 톱니 프로파일에는 여러 가지가 있지만 인벌류트, 트로코이드 및 사이클로이드의 세 가지 주요 톱니 프로파일 유형이 사용됩니다.
인벌류트 기어 톱니는 원의 원주를 따라 굴러가는 선이 기본 원에 접하는 가상 선의 끝점에 의해 형성된 궤적인 원의 인벌류트 곡선으로 지정된 모양을 따릅니다. 산업 전반에 걸쳐 생산되는 대부분의 기어는 제조 용이성과 작동 부드러움으로 인해 나선형 치형을 사용합니다. 다른 프로파일에 비해 인벌류트 프로파일은 더 적은 수의 곡선으로 구성되어 인벌류트 기어 치형의 제조가 더 간단해지고 결과적으로 필요한 제조 장비가 더 저렴해져 전체 생산 비용이 절감됩니다. 인벌류트 기어 톱니의 장점은 기어 맞물림 전반에 걸쳐 압력각이 일정하고 토크와 속도에 대한 기어비의 일정함에 영향을 주지 않고 기어 중심 간격의 변화를 견딜 수 있는 능력에 있습니다. 압력각의 불변성은 인벌류트 기어가 다른 톱니 프로파일을 가진 기어보다 더 부드럽게 작동할 수 있게 하며, 변동 공차는 기어 설계 사양 내에서 더 큰 유연성을 허용합니다.
선이 원의 원주를 따라 구르는 인벌류트 곡선과 달리, 트로코이드 곡선은 원이 구를 때 주어진 반지름(r)을 갖는 원의 중심으로부터 고정된 거리(a)에 있는 점이 형성하는 자취입니다. 직선. 트로코이드는 사이클로이드를 포함하는 곡선의 일반적인 범주입니다.
● 만약
● a=r인 경우 형성된 곡선은 사이클로이드입니다.
● if a>r이면 형성된 곡선은 연장된 사이클로이드입니다.
인벌류트 기어 치형 프로파일과 비교하여 이러한 프로파일은 특수 용도를 제외하고 기어 설계 및 구성에 거의 사용되지 않습니다. 예를 들어, 트로코이드 기어는 압력 송풍기 및 시계의 펌프와 사이클로이드 기어에 자주 사용됩니다. 제한된 적용에도 불구하고 트로코이드 및 사이클로이드 프로파일은 더 큰 톱니 내구성과 간섭 제거를 포함하여 인벌류트 프로파일에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.
기어 축 구성
기어의 축 구성은 서로 관련하여 기어 샤프트가 놓여 있고 기어가 회전하는 축의 방향을 나타냅니다. 기어에는 세 가지 주요 축 구성이 사용됩니다.
● 병렬
● 교차
● 비평행, 비교차
병렬 기어 구성
이름에서 알 수 있듯이 평행 구성에는 동일한 평면 내 평행 축의 회전 샤프트에 연결된 기어가 포함됩니다. 구동축(및 구동 기어)의 회전은 피동축(및 피동 기어)의 회전 방향과 반대 방향으로 이루어지며 일반적으로 동력 및 운동 전달 효율이 높습니다. 평행 구성을 사용하는 일부 기어 유형에는 스퍼 기어, 헬리컬 기어, 내부 기어 및 랙 및 피니언 기어의 일부 변형이 포함됩니다.
교차 기어 구성
교차 구성에서 기어 샤프트는 동일한 평면 내의 교차 축에 있습니다. 병렬 구성과 마찬가지로 이 구성은 일반적으로 전송 효율이 높습니다. 마이터, 직선형 베벨 및 나선형 베벨 기어를 포함한 베벨 기어는 교차 구성을 사용하는 기어 그룹에 속합니다. 교차 기어 쌍의 일반적인 응용 분야에는 동력 전달 시스템 내 동작 방향 변경이 포함됩니다.
평행하지 않고 교차하지 않는 기어 구성
평행하지 않고 교차하지 않는 구성의 기어 쌍에는 교차하는 축(즉, 평행하지 않음)에 존재하는 샤프트가 있지만 동일한 평면에는 존재하지 않습니다(즉, 교차하지 않음). 평행 및 교차 구성과 달리 이 구성은 일반적으로 동작 및 동력 전달 효율성이 낮습니다. 평행하지 않고 교차하지 않는 기어의 예로는 스크류 기어, 웜 기어, 하이포이드 기어 등이 있습니다.
위에서 언급한 설계 특성 외에도 업계 전문가나 조달 담당자가 특정 용도에 맞는 기어를 설계하고 선택할 때 고려할 수 있는 몇 가지 다른 옵션이 있습니다. 고려해야 할 다른 특성으로는 건축 자재, 표면 처리, 톱니 수, 톱니 각도, 윤활제 유형 및 윤활 방법 등이 있습니다.
다양한 응용 분야에 가장 적합한 기어 유형을 선택하는 방법에 대한 몇 가지 팁을 제공해 주실 수 있나요?
이것은 우리 팀과 제가 매일 접하는 일반적인 질문입니다. 실제 대답은 모든 기어 유형이 기어 형상과 메시 특성을 기반으로 고유한 이점을 제공한다는 것입니다.
응용 분야에 적합한 기어 스타일을 찾으려면 먼저 어떤 기어 유형이 시스템의 샤프트 방향에 맞는지 고려해야 합니다. 가능성은 다음과 같습니다:
● 평행축
● 교차축
● 평행하지 않고 교차하지 않는 축
모든 솔루션은 항상 애플리케이션별로 다르므로 다음 정보를 설정해야 합니다.
● RPM / 기어비
● 부하/토크/듀티 사이클 요구 사항
● 작동 환경
● 주거 제한
● 목표가격
필요한 것이 무엇인지 완전히 이해하면 애플리케이션의 특정 매개변수를 기반으로 적합한 솔루션을 제공할 수 있습니다. 스퍼/헬리컬 기어는 다양한 톱니 구성이 가능하고 많은 메커니즘에 적용할 수 있는 유연성 때문에 가장 일반적으로 사용된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 두 개의 스퍼 기어가 평행 샤프트 메커니즘에서 맞물려 동작이 전달되고 방향이 반전될 수 있거나 피니언이 랙과 짝을 이루어 회전 운동을 선형 이동으로 변환할 수 있으며 마지막으로 스퍼 기어가 랙의 일부가 될 수 있습니다. 내부 기어와 짝을 이루고 속도 증가 또는 감속기로 사용되는 유성 기어 메커니즘입니다.
우리 공장
우리 공장은 2000년에 설립되었으며 2010년에 외국 무역 회사인 Tianjin Ounaida Transmissions Machinery Trading Co., Ltd.를 설립했습니다. 우리 공장은 효율적으로 제품 생산을 완료할 수 있는 첨단 정밀 장비를 갖추고 있습니다.
자주하는 질문
Q: 장비의 목적은 무엇인가요?
Q: 일상생활에서 사용되는 기어의 예는 무엇인가요?
Q: 기어의 3가지 주요 용도는 무엇입니까?
Q: 기어는 바퀴인가요?
Q: 기어의 7가지 유형은 무엇인가요?
Q: 어떤 장비가 가장 어려운가요?
Q: 기어의 4가지 주요 유형은 무엇입니까?
Q: 기어를 사용하는 기술은 무엇인가요?
Q: 톱니바퀴란 무엇인가요?
Q: 장비는 어떻게 생겼나요?
Q: 어떤 기어가 가장 빨리 회전할까요?
Q: 어떤 기어가 가장 느리게 회전하는가? 이유를 설명해주세요.
Q: 사이클에서 기어의 목적은 무엇입니까?
Q: 기어의 네 가지 기능은 무엇입니까?
Q: 고속에는 어떤 기어가 사용됩니까?
Q: 기어 시스템이 변경할 수 있는 두 가지는 무엇입니까?
Q: 기어는 물리학적으로 어떻게 작동하나요?
Q: 기어이론은 무엇인가요?
Q: 기어는 왜 맞물려야 합니까?
Q: 베벨 기어는 어떻게 작동합니까?