학습목표    1

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스퍼어 기어의

이에 걸리는 응력은 굽힘 응력과 접촉면에서의 면압을 생각할 있다. 굽힘 응력은 이가 부러지는 원인이 되며, 면압은 마멸과 피팅(pitting) 원인이 된다.

굽힘강도

루이스(Lewis)

개의 이를 외팔보로 생각하고 이끝에 걸리는 하중을 계산하면

, :피치 원둘레 방향의 허용접선하중[kgf], 

:기어재료의 허용 굽힘 응력 []

b:이나비[mm],  m:모듈,  y:치형계수,  p:원주피치

식은 정하중의 경우이고 원주 속도를 고려한 루이스 식은 아래와 같다.

:속도계수

보통 기어, 저속용(v=0.5~10m/s)  

정밀 기어, 중속용(v=5~20m/s)  

고정밀 기어, 고속용(v=20~50m/s)  

비금속 기어  

이의 굽힘 강도

면압 강도

치면의 허용 접촉 하중

k:비응력 계수, 접촉면 응력 계수

 

굽힘 강도와 면압 강도를 계산한 후에 안전한 것을 선택해야 한다.

기어의 접촉 응력

헬리컬 기어의 설계

헬리컬 기어는 물림이 시작할 때는 점접촉이었다가 점점 접촉폭이 증가하였다가 감소하여 접촉으로 끝난다. 그러므로 탄성 변형이 적어 진동이나 소음이 적다.

헬리컬 기어의 치형

헬리컬 기어는 이가 축에 대하여 경사져 있다. 이를 비틀림각이라 하고, 이의 크기를 나타내는 기준이 된다.

      축직각 방식: 축에 직각인 단면의 치형을 기준 래크의 치형으로 표시하는 방식

      치직각 방식: 잇줄에 직각인 단면의 치형을 기준 래크의 치형으로 표시 하는 방식

:축직각 피치   :치직각 피치  :비틀림각  :축직각 모듈   :치직각 모듈

헬리컬 기어는 잇줄 방향으로 절삭하므로 모듈, 압력각은 치직각 방식으로 나타낸다.

피치원 지름

바깥지름 

중심거리 

헬리컬 기어의 치형 방식

상당 스퍼어 기어

P점에서 타원과 원의 곡률 반지름이 같다. 피치점에서 반지름을 하고, 반지름을 피치원의 반지름으로 하는 스퍼기어를 생각한다.

:피치원의 지름  :축직각 단면의 잇수(실제 잇수)

:치직각 단면의 잇수(상당 스퍼 기어의 잇수)

상당 스퍼어 기어

강도 계산

헬리컬 기어에서 동력을 전달할 경우 오른쪽 그림과 같이 스러스트가 생긴다. 피치원상의 접선력을 P 하면

 

급힘 강도 

면압 강도 

:이에 가해지는 하중  

:공작 정밀도를 고려한 계수로 보통기어에서는 0.75, 정밀 공작에서는 1.0으로 한다.

헬리컬 기어에 걸리는 하중

 

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