안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.
오늘은 '기어(gear)'에 대해서 알아보겠습니다.
기어(gear) 란?
기어는 원주둘레에 일정한 간격으로 설치한 이의 연속적인 물림에 의하여 동력을 전달하는 직접전동장치입니다.
미끄럼이 생기지 않기 때문에 정확한 속도비로 큰 동력을 전달할 수 있으며,
좁은 장소에서도 설치가 가능합니다.
기어는 시계와 같은 다양한 기계 장치에서 운동 및 동력을 전달하고
자동차, 오토바이를 포함한 다양한 전동장치에서 속도 및 토크를 감소 또는 증가시키기 위해
산업 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다.
기어의 종류
기어는 2축의 상태나 용도 등에 의해 분류될 수 있습니다.
○ 평기어(평행축)
잇줄이 축에 평행한 직선인 원통 기어
- 제조가 용이합니다
- 축력이 없습니다
- 고품질 기어 생산이 비교적 용이합니다.
- 가장 일반적인 유형의 기어입니다.
- 변속기부품
○ 헬리컬기어(평행축)
잇줄이 꼬임선으로 되어있는 원통 기어
- 평기어에 비해 강도가 높습니다.
- 평기어에 비해 소음 및 진동 저감에 효과적입니다.
- 메쉬의 기어는 축 방향으로 추력을 생성합니다.
- 변속기 부품, 자동차, 가속기 등
○ 내접기어(평행축)
원통의 내측에 이가 만들어져 있는 기어,
또 내측기어에 맞물리는 외측기어와의 한쌍을 내접기어라고 한다.
- 두개의 외부 기어를 맞물릴 때 회전은 반대방향으로 발생합니다.
- 큰(내부)기어와 작은(외부) 기어를 맞물릴 때 세 가지 유형의 간섭이 발생할 수 있으므로 각 기어의 톱니 수에 대해 주의해야합니다.
- 일반적으로 내부 기어는 작은 외부 기어에 의해 구동됩니다.
- 기계의 컴팩트한 설계 가능
- 고감속비의 유성기어구동, 클러치 등
○ 랙 기어(평행축)
직선의 사각 또는 원형 봉의 평면에
같은 크기, 모양의 치형을 같은 간격으로 절삭한 것
- 피니언과 함께 사용하여 회전운동을 직선운동으로 변환시킵니다.
- 크게 직선 랙기어와 헬리컬 랙기어로 나눌 수 있지만 잇줄은 둘 다 직선입니다.
- 양단 가공을 통하여 랙기어의 끝과 끝은 연결하여 길게 연결하여 사용할 수 있습니다.
○ 인터널기어(평행축)
원통의 내측에 치형을 가공하여 평기어와 한 쌍으로 사용.
- 인벌류트 간섭, 트로코이드 간섭, 트리밍 간섭의 문제로 인터널기어와 외접기어의 잇수에 제한이 있습니다.
- 인터널기어와 외접기어가 맞물릴 때 회전방향은 같지만, 두 개의 외전기업가 맞물릴 때의 회전방향은 반대입니다.
- 유성감속기나 기어커플링 등에 사용됩니다.
○ 직선 베벨 기어(교차축)
잇줄이 피치원뿔의 모선과 일치하도록 한 베벨 기어
- 비교적 제조가 용이합니다.
- 최대 약 100%의 감속비를 제공합니다.
- 공작기계, 인쇄기 등 특히 차동 기어 장치로 사용하기 적합합니다.
○ 스파이럴베벨기어(교차축)
잇줄이 곡선이며 비틀림각을 가진 바벨기어
직선 바벨기어보다 제작이 어렵지만 강하고 조용한기어
- 동급의 스트레이트 베벨 기어보다 높은 접촉비, 높은 강도 및 내구성을 가집니다.
- 더 높은 감속비 가능
- 기어 소음 감소로 전송 효율 향상
- 제조에 약간의 기술적인 어려움이 수반됩니다.
- 자동차, 트랙터, 차량, 선박용 최종 감속 기어, 고속,고부하 드라이브
○ 제롤 베벨 기어(교차축)
베벨기어 중에서 이폭이 중앙에서 비틀림 강이 0인 한쌍의 스파이럴베벨기어
- 회전력을 전달할 때 순방향과 역방향 모두 전달이 가능합니다.
- 회전방향이 변해도 추력방향이 변하지 않기 때문에 원활한 회전이 필요한 곳에서 사용됩니다.
○ 마이터기어(교차축)
베벨기어에서 감속비가 1:1인 기어, 속도 변경 없이 동력전달 방향만 바꾸는 데 사용합니다.
- 직선마이터기어와 스파이럴 마이터기어가 있습니다.
- 스파이럴마이터기어는 회전방향과 비트림 방향에 따라 축방향력이 발생합니다.
- 일반적인 마이터기어는 축각인 90˚인 반면, 축각을 임의로 설정한 마이터기어를 앵귤러 마이터 기어라고 합니다.
○ 나사기어(어긋난축)
비틀림각이 서로 다른 헬리컬 기어를 엇갈리는 축에 조항시킨 것으로
미끄럼 진동을 합니다.
- 감속기로 사용할 수 있습니다.
- 미끄럼 접촉으로 인해 마찰이 더 높습니다.
- 높은 마력전달에는 적합하지 않습니다.
- 자동차용 구동장치, 복잡한 움직임이 필요한 자동 기계
○ 웜과 웜기어(어긋난축)
웜과 이것과 맞물리는 웜힐로 된 기어로 축각은 직각입니다.
- 주어진 중심 거리에 대해 큰 감속비 제공
- 조용하고 부드러운 메싱 동작
- 특정 조건이 충족되지 않는 한 웜 휠이 웜을 구동하는 것은 불가능합니다.
- 감속기, 자체 잠금 기능을 최대한 활용한 추진 방지 장치, 공작기계, 인덱싱장 치,체인블록, 휴대용 발전기 등
○ 하이포이드 베벨 기어(어긋난축)
나선형 베벨 기어로써 여러 개의 편심직교축에 전동할 수 있습니다.
- 자동차의 차동장치 같은 곳에 사용하기 위하여 특별히 개발된 베벨 기어의 변형
- 두 축이 교차하지 않도록 피니언의 축을 중심에서 비켜 배치한 것
- 스파이럴 베벨 기어와 비슷해 보이지만 설계가 복잡하고 절삭이 어렵습니다.
기어의 각 부 명칭
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명칭
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정의
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기초원(base circle)
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인벌루트 곡선(involute curve)의 기초가 되는 원
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피치원(pitch circle)
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스퍼 기어의 원형인 마찰 기어의 원주에 해당되는 가상의 원.
맞물려 회전하는 한 쌍의 기어에서 두 피치원은 구름 접촉을 하며, 그 접촉점을 피치점(pitch point)라고 합니다. |
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피치면(pitch surface)
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각 기어에 고정되며, 서로 구름 접촉을 하는 곡면을 피치면이라고 합니다.
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이끝원(addendum circle)
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기어의 모든 이끝을 지나는 가상의 원. 이끝원의 지름은 피치원 지름에 (이끝 높이x2)를 더한 값과 같습니다.
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이뿌리원(dedndum circle)
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이의 뿌리 부분을 연결하는 원
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이끝 높이(addendum)
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피치원에서 이끝원까지의 길이
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이뿌리 높이(addendum)
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피치원에서 이뿌리원까지의 길이
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이두께(tooth thickness)
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피치원에서 측정한 이의 두께
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원주피치(circular pitch)
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피치원을 따라 이의 한 점엣 인접한 이의 대응점까지 측정한 거리
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치형(tooth profile)
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기어 이의 윤곽
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작용선(line of action)
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맞물려 회전하는 한 쌍의 기어에서 두 기초원의 공통 접선
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압력각(pressure angle)
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피치원에 대한 접선과 작용선이 이루는 각
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백래시(backlash)
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한 쌍의 이가 물렷을 때 이의 뒷면에 생기는 간격
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오늘은 기어의 특징에 대해서 알아봤는데요.
시제품제작 상담과 제작의뢰는
디자인웨일로 문의 주시면 성심성의껏 빠르게 답해드립니다.
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지금까지 시제품 개발전문기업 디자인웨일이었습니다.
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