歯車ガイド: 7 つの歯車、その特徴、およびその仕組み

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ギアがなければ、移動はそれほど簡単ではありません。 これらのエンジニアリングコンポーネントは、そのハードグラフトのすべてを自分の手柄とする機械の内部で業務を遂行するため、私たちの日常生活の静かな英雄と呼ぶことができます。

ここでは、駆け出しのエンジニア、または知識を磨き、文字通り、比喩的にギアを習得したいと考えている人のために、さまざまなタイプのギアとその用途について簡単に概要を説明します。

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平歯車は、最も一般的な種類の歯車の 1 つです。 円筒状のピッチ面を持ち、平行軸歯車グループに属します。 歯のラインは真っ直ぐでシャフトに平行です。

平歯車は比較的容易に製造でき、高い加工精度が得られるため、広く使用されています。 噛み合うペアのうち大きい方はギア (上の写真) と呼ばれ、小さい方はピニオンと呼ばれます。 これらは通常、洗濯機、衣類乾燥機、ドライバー、手巻き式目覚まし時計、ミキサーなどの機械のトルクを増減するために使用されます。

はすば歯車は平歯車と同様に平行軸で使用されます。 これらは、曲がりくねった歯列を備えた円筒歯車でもあります。 ただし、設計の点では平歯車に比べて明らかに改善されています。 平歯車とは異なり、はすば歯車の歯の先端は回転軸と平行ではなく、角度を付けて配置されています。

この滑らかな歯の噛み合いは、ギアがより高い負荷を伝達でき、高速で騒音が発生する可能性がある平ギアよりも静かであることを意味します。 これらの歯車は軸方向にスラスト力を発生させるため、スラストベアリングを使用する必要があります。 エレベーターなどの機械やファクトリーオートメーションに使用されています。

かさ歯車は、円錐の上部が切り取られたような外観をしています。 かさ歯車ファミリーには、はすばかさ歯車、ストレートかさ歯車、スパイラルかさ歯車、マイターかさ歯車など、いくつかの異なるサブセットがあります。

かさ歯車は、特定の点で交差する 2 つのシャフト間で力を伝達するために使用されます。 これらは、異なる速度で回転する 2 つの車軸に動力を伝達できるため、コーナリング自動車などの差動ドライブに使用されます。

まがりかさ歯車は、曲線状の歯線を持つかさ歯車です。 平歯車と比較した場合のはすば歯車と同様に、曲率によって歯の接触率が高くなります。つまり、スパイラルかさ歯車は標準のかさ歯車よりも効率的です。 より強力で、騒音も少なく、振動も少なくなります。

スパイラルベベルギヤが標準ベベルギヤの使用を完全に置き換えていないのはなぜですか? まがりかさ歯車は製造が難しく、用途によっては歯が湾曲しているため、軸方向に不要な推力が発生する可能性もあります。

ウォームギヤの「ウォーム」とは、相手のギヤ、つまりウォームホイールが取り付けられる軸に切り込まれたネジの形状を指します。 ウォームはギヤ面が滑り接触するため、摩擦を低減するために一般的に硬い材質が使用されます。 滑り接触であるため、ウォーム ギアの効率はそれほど高くありませんが、回転は非常にスムーズで静かです。 そのため、産業用アプリケーション、重機、そして場合によっては消費財にも使用されることがよくあります。

ウォーム ギアは非常に高い減速比を提供し、逆方向には機能しないため、多くの場合セルフロックされます。 この固有の特徴により、特定の種類の機械で安全に使用できます。 セルフロック ウォーム ギアの一般的な例は、ギターを含む多くの弦楽器に見られる機械チューニング ヘッドです。

クラウン ギアはコンレート ギアとしても知られ、歯が車輪の平面に対して直角に突き出るかさ歯車の一種です。 これにより、歯が王冠の先端に似ているため、この歯車に名前が付けられました。 円錐形のかさ歯車とは異なり、クラウン歯車は円筒形です。 歯の設計に応じて、他のかさ歯車または平歯車と組み合わせることができます。

クラウンギアは通常、低騒音ギアが必要な用途に使用されます。 ラックの連動下駄にクラウンギヤを使用すると、上り坂や横向きの場合でも、ラックと一緒に転がります。 上り坂の電車、ジェットコースター、線路のドアのロック、車のハンドルなどに使用されています。

太陽と惑星の歯車がなぜそのように呼ばれているかについては、おそらく説明する必要はないでしょう。 軌道を模倣したフライホイールの動きにより、太陽と遊星歯車が往復運動を回転運動に変換できます。 ジェームズ・ワットが初期の蒸気エンジンにそれを使用したのはそのためです。

上の図では、太陽が黄色、惑星が赤、往復アームが青、フライホイールが緑、ドライブシャフトが灰色です。 太陽歯車と遊星歯車は、ある歯車の中心が別の歯車の中心の周りを回転する遊星歯車機構または遊星歯車機構の一例です。 鉛筆削りから機関車のエンジンまであらゆるものに使用されています。