기어란 무엇인가요?
기어는 기계 부품입니다. 톱니가 있는 래칫 또는 기어로 구성됩니다. 기어는 한 축에서 다른 축으로 회전과 토크를 전달하는 데 적합합니다. 이 정밀한 맞물림은 타협을 방지합니다. 기어는 속도와 동력이 일정하지 않을 수 있습니다. 기어는 여러 분야에서 중요한 구성 요소입니다. 자동차, 기계, 항공우주, 로봇 공학 등이 여기에 해당합니다. 기어는 속도를 제어하고 동력을 전달하는 데 사용됩니다.
기어 산업에 대한 표준은 없습니다. 하지만 기어는 톱니와 기어의 회전 방향에 따라 분류됩니다. 이는 기어의 다양한 유형과 특수 용도에 대해 설명합니다. 기어는 다양한 기계 시스템에 적용됩니다. 이는 복잡한 구성을 위해 기어가 어떻게 설계되는지 설명하는 데 도움이 됩니다.
중요한 장비 용어
기본 기어 매개변수
기어에는 매개변수가 있습니다. 이는 기어의 기술적 특성입니다. 이러한 매개변수는 업계 엔지니어에게 필요합니다. 이 모든 파라미터는 기어의 여러 부분에 적용됩니다. 매개변수는 기어의 작동 방식과 성능을 결정합니다.
톱니 수: 톱니는 날카로운 모서리를 가지고 있으며 기어를 완전히 감싸고 있습니다. 톱니 수는 기어 성능의 중요한 요소인 기어비에 영향을 줄 수 있는 정수여야 합니다. 톱니가 많을수록 동작이 부드러워지지만 정밀한 제작이 필요합니다.
전체 깊이: 전체 깊이는 치아의 상단에서 가장 낮은 지점까지 측정됩니다. 이를 통해 해당 기어가 의도한 하중을 전달할 수 있습니다. 또한 기계 시스템 내에서 기어가 제대로 작동할 수 있도록 합니다.
임계 원 및 직경
피치 원: 피치 원은 기어의 크기를 표시하는 가상의 원입니다. 기어 맞물림에 필수적입니다. 작동 중에 피치 서클이 잘 일치해야 합니다. 피치 원은 톱니를 부록과 부록으로 나눕니다.
근원:근원은 내경이라고도 합니다. 치아의 바닥, 더 구체적으로 말하면 높이를 표시합니다. 이 높이는 치아의 깊이와 강도를 계산할 때 사용됩니다.
외부원: 외부 치수와 관련하여 외부 원은 마킹이 시작되는 직경과 톱니 끝이 위쪽에서 아래쪽으로 시작되는 지점을 나타냅니다. 전체 크기와 시스템 내 기어 간의 상호 교환 가능성은 이 치수에 따라 달라집니다.
피치 지름: 피치 직경은 피치 원의 지름으로 정의됩니다. 따라서 메싱에서 두 기어 사이의 거리를 추정하는 것이 중요합니다. 이 프로세스가 제대로 관리되지 않을 때 발생하는 중단을 방지합니다.
피치 및 모듈
B 피치 원에서 인접한 두 치아 사이의 거리를 측정합니다. 포지셔닝과 상호 작용을 이해하는 데 필수적입니다.
모듈: 피치 원의 직경을 π(파이)로 나누어 구한 비율입니다. 기어 분석에서 기어 크기와 간격 계산을 단순화하는 데 자주 사용됩니다.
직경 피치: 기어의 톱니 수를 피치 원 지름으로 나눈 값입니다. 직경 피치가 같은 기어는 서로 잘 맞물립니다. 따라서 기어 호환성을 위한 중요한 매개변수입니다.
원형 두께: 치아의 둘레에서 단독으로 볼 때 치아의 두께를 정의하는 측정값입니다. 이 측정값을 통해 기어가 작동 중에 가해지는 힘을 처리할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
각도 및 포인트
압력 각도: 톱니 접촉점의 공통 법선과 피치 원의 공통 접선 사이의 각도입니다. 이는 힘 전달과 기어 작동의 부드러움에 영향을 줍니다.
피치 포인트: 두 개의 맞물림 기어가 각각의 피치 원에 접촉점을 갖는 지점입니다. 이 지점에 따라 정확한 기어 정렬이 이루어지므로 매끄러운 기어 정렬이 가능합니다.
피치 표면: 톱니 기어는 가상의 롤링 실린더 표면을 대체하는 것으로 알려져 있습니다. 이는 기어가 상호 작용할 때 기어의 움직임을 이해하는 데 도움이 됩니다.
부록, 부록 및 깊이.
부록 & 부록: 반경 방향 거리는 부록에서 톱니 베이스까지입니다. 이는 로딩 중에 적절한 기어 접촉을 보장합니다.
첨치원 & 치치원: 각 치아의 끝에서 바로 발견됩니다…이 두 원은 피치 원에 동심원으로 놓여 있으며 치아 영역의 경계 역할을 합니다.
기본 원: 인볼류트 치아 프로파일은 이 원에서 파생됩니다. 이것은 13기어 치아 구조의 모양과 강도를 결정합니다.
총 깊이 및 작업 깊이: 반경 차이는 부록과 부록 원 사이에 있습니다. 작업 깊이는 기어가 부록에서 여유 원까지 맞도록 보장합니다.
치아 두께 및 치아 간격: 피치 원에서 톱니의 너비입니다. 이 수치는 톱니 간 거리와 기어 시스템과의 상호 작용을 결정하는 데 도움이 됩니다.
기어 분류
치아 모양에 따른 기어의 종류
기어는 톱니 모양에 따라 인벌 류트, 사이클로이드, 트로코이드의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 부드러운 변속을 보장하는 곡선형 프로파일은 인벌루트 기어로 알려져 있습니다. 사이클로이드 기어는 곡선 모양입니다. 이 모양은 어떤 경우에는 다른 기어보다 더 효율적입니다. 트로코이드 기어에는 독특한 톱니가 있습니다. 이 톱니는 특정 조건에서 기어가 잘 작동하도록 합니다.
축 구성에 따른 기어 유형
기어는 축의 구성에 따라 분류할 수도 있습니다. 평행축 기어는 동일한 평면을 공유하는 평행 샤프트에 배치됩니다. 헬리컬 기어 및 기어 랙과 마찬가지로 모션 전달 효율이 높습니다. 축 기어는 한 지점에서 만납니다. 베벨 기어가 그 예입니다. 이 유형은 평면에서 만납니다. 높은 효율을 유지합니다. 이와 대조적으로 웜 기어는 축이 만나거나 평행하지 않습니다. 이로 인해 효율이 낮아집니다.
다양한 종류의 기어
기어링은 모든 기계에서 매우 중요합니다. 부품 간에 회전과 힘을 전달합니다. 기어는 다양한 형태로 제공됩니다. 다양한 산업 분야에서 많은 기계적 요구 사항을 충족합니다. 엔지니어는 각 유형의 기어의 특성과 설계를 알아야 합니다. 엔지니어는 이러한 지식을 바탕으로 필요에 가장 적합한 기어를 선택합니다.
스퍼 기어: 스퍼 기어는 간단합니다. 톱니가 회전축과 평행합니다. 즉, 평행 축을 가진 다른 스퍼 기어와만 맞물릴 수 있습니다. 이런 종류의 기어는 간단하고 저렴하며 유지 관리가 쉽기 때문에 널리 사용됩니다. 따라서 밀 드라이브 및 호이스팅 장비와 같은 중간 속도의 응용 분야에서는 파운드리 방식을 사용해야 합니다.
헬리컬 기어: 헬리컬 기어는 톱니가 축에 비스듬히 절단되어 있습니다. 스퍼 기어보다 더 조용하고 진동이 적습니다. 고속 응용 분야에는 이 기어가 가장 적합합니다. 또한 더 많은 하중을 전달할 수 있어 자동차 변속기 및 중장비에 적합합니다.
더블 헬리컬 기어: 이중 헬리컬 기어는 두 개의 평행한 헬리컬 면과 그 사이에 간격이 있는 면으로 구성되어 있어 축 방향 추력이 없고 작동이 더 부드럽습니다. 고속, 대용량 애플리케이션에 적극 권장됩니다. 이 유형은 충격과 진동을 흡수하는 데도 사용됩니다.
헤링본 기어: 헤링본 기어는 이중 헬리컬 기어와 같습니다. 하지만 양쪽 사이에 공간이 없습니다. 따라서 높은 충격과 진동에 이상적입니다. 하지만 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 널리 사용되지는 않습니다.
웜 기어: 웜 기어에는 웜과 웜 휠이 있습니다. 직각으로 교차하지 않는 샤프트용입니다. 감속비가 높습니다. 이런 종류의 기어는 조용한 작동으로 유명합니다. 따라서 충격 하중이 있는 저중속 케이스에 가장 적합합니다.
베벨 기어: 베벨 기어는 90도 등 일정한 각도로 교차하는 샤프트 사이에 동력을 전달합니다. 일반적으로 자동차 차동 장치, 전동 공구 및 스티어링 시스템에 사용됩니다. 높은 토크를 효율적으로 처리할 수 있기 때문입니다.
랙 앤 피니언: 이 기어 유형은 회전을 선형 운동으로 변환하거나 그 반대로 변환합니다. 스티어링 시스템, CNC 기계 및 선형 액추에이터의 핵심입니다. 랙 및 피니언 기어는 정확한 모션 제어를 제공합니다. 따라서 많은 용도에서 이러한 유형의 제품의 효율성이 필요합니다.
행성 기어: 행성 기어에는 중앙의 태양 기어, 여러 개의 행성 기어, 외부 링 기어가 있습니다. 매우 높은 감속비를 제공합니다. 또한 무거운 하중을 견딜 수 있을 정도로 콤팩트합니다. 따라서 이 조합이 필요한 자동차, 로봇 및 기계에 많이 사용됩니다.
내부 기어: 내부 기어는 주로 유성 기어 드라이브와 샤프트 커플링에 사용됩니다. 이러한 기어는 원뿔이나 원통 안에 톱니가 있어 같은 방식으로 회전할 수 있습니다. 특정 기어 정렬 및 회전 제어 요구 사항이 필요합니다.
기계식 기어의 작동 원리
<그림 class="wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio">기어 메시 및 모션 전송
기어는 톱니바퀴가 서로 맞물려 속도와 움직임을 바꿀 때 작동합니다. 기어의 톱니는 다른 기어의 톱니와 맞물립니다. 이를 통해 회전을 전달할 수 있습니다. 이를 통해 토크, 속도, 회전 방향이 변경되면서 기계적 이점이 만들어집니다. 이러한 방식으로 기어의 움직임 전달은 주로 맞물림으로 인해 효율적으로 이루어집니다.
기어와 샤프트의 연결성
따라서 기어는 기어가 장착된 샤프트를 따라 회전합니다. 이는 샤프트를 따라 기어링 작용을 통해 한 기어에서 다른 기어로 움직임이 전달될 수 있음을 의미합니다. 기어는 샤프트를 사용하여 적절하게 배치됩니다. 샤프트는 기어가 안정적으로 정렬되어 올바르게 작동하도록 유지합니다. 만약 샤프트가 없다면 기어가 효율적인 움직임을 위한 구성을 유지하지 못할 가능성이 있습니다.
구동 기어 대 구동 기어
주어진 기어 세트에는 구동 기어와 피동 기어의 두 가지 주요 유형이 존재합니다. 구동 기어는 자체 회전을 통해 피동 기어의 움직임을 유발합니다. 따라서 움직임은 메커니즘의 다른 부분과의 상호 작용으로 인해 발생합니다. 구동 기어가 움직이기 시작하면 그 회전이 피동 기어의 작동 속도나 속도에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 이를 통해 원활한 작동이 보장됩니다.
기어 제조에 일반적으로 사용되는 재료.
금속 및 합금
S45C
S45C 강철은 중국에서 45강으로 알려진 JISG4051-79(94) 표준에 속하며 일본(S45C)과 대만(S45C)에서도 유사한 명칭으로 사용됩니다. 구조적 결함이 없는 고급 탄소입니다. 미세 구조가 질량 범위 전체에 걸쳐 균일합니다. 탄소 함량이 0.4% 이상으로 증가함에 따라 내마모성이 증가합니다. 하지만 변형이나 균열이 발생하지 않도록 담금질 시 적절한 열처리가 필요합니다.
SUS304
06Cr19Ni10 또는 304라고도 하는 이 소재는 스테인리스강의 한 예입니다. 내식성과 기계적 특성이 뛰어납니다. 그러나 열간 성형이 가능합니다. 굽힘 및 스탬핑과 같은 절차를 경화하지 않고도 수행할 수 있습니다. 이 강철은 -196°C에서 800°C까지 동일하게 유지됩니다. 식품 등급 304에는 크롬, 니켈 및 중금속에 대한 더 많은 규정이 있습니다.
40Cr
SCr440(일본), 5140(미국) 및 ISO 41Cr4에 해당하는 중국 표준입니다. 기계 공학에 적용됩니다. 이는 담금질 및 템퍼링 후의 물리적 특성 때문입니다. 반면에 S45C 강철보다 경화성이 우수합니다. 기어, 오일 펌프 로터 등에 사용할 수 있습니다. 고부하 및 중간 속도에서 작동합니다.
플라스틱 소재
POM(폴리옥시메틸렌)
뛰어난 특성으로 인해 “슈퍼 스틸”로 알려져 있습니다. 폴리아세탈 또는 아세탈 수지로 불립니다. POM은 -40°C ~ +100°C에서 작동합니다. 내마모성과 자체 윤활성이 우수합니다. POM은 다른 많은 엔지니어링 플라스틱보다 우수합니다. 예를 들어 인장 강도는 약 70Mpa입니다. 또한 수분 흡수율이 낮고 치수 안정성이 우수하며 광택이 있습니다.
나일론
무급유 특성 덕분에 나일론 기어는 인기가 많습니다. 나일론 기어는 낮은 소음 수준이 필요한 분야에 적합합니다. 가벼운 기어에도 적합합니다. 또한 이 폴리머는 고유한 특성으로 인해 특수 기어에 적합합니다. 이러한 기어는 작동 중 소음을 최소화해야 하는 응용 분야입니다.
복합 재료
세라믹
실리콘 카바이드 및 기타 고급 세라믹은 단단하고 내마모성이 뛰어납니다. 이러한 특성을 위해 사용됩니다. 이러한 재료는 주로 가혹한 조건에서 사용하기 위한 것입니다. 깨지기 쉽지만 극한의 조건에서도 잘 작동합니다.
금속 매트릭스 복합재
이러한 복합재는 금속의 강도와 세라믹의 경도 및 내식성을 결합한 소재입니다. 금속의 강인함이 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 또한 세라믹의 특성을 더 잘 알아야 합니다. 이러한 특성은 소재가 까다로운 작동 요건을 견디는 데 도움이 됩니다.
기어 설계 및 선택 시 고려 사항.
경제 예산
기어 선택에 있어 커스터마이징 비용은 항상 높았습니다. 제작자는 종종 맞춤형 디자인의 기어가 필요합니다. 엔지니어링 도면 및 권장 사항과 일치해야 합니다. 이러한 요구 사항을 가용 예산과 일치시켜야 합니다.
디자인 및 표준
기어에는 다양한 사양, 표준 및 허용 오차가 있습니다. 모든 상황에 맞는 단일 접근 방식은 없습니다. 따라서 기업은 자체적으로 구체적인 표준을 파악해야 합니다. 여기에는 현지 규정이 부적절한 경우 미국이나 일본과 같은 다른 국가를 고려하는 것이 포함될 수 있습니다.
공간 구성
기어는 일반적으로 샤프트의 중앙에 위치하지만, 제조상의 필요에 따라 다르게 배치할 수도 있습니다. 이러한 변경은 톱니 모양과 두께를 수정하거나 단단히 맞는 내부 기어를 선택하는 것을 의미할 수 있습니다.
전송 요구 사항
기어는 기계 부품 간에 운동과 토크를 전달하는 데 필수적입니다. 각 부품에는 고유한 요구 사항이 있으므로 제조업체는 그에 따라 적합한 기어를 선택합니다. 제조업체는 움직임과 토크 요구 사항에 따라 기어의 유형과 디자인을 변경합니다.
서비스 조건
무게, 마찰, 소음, 진동, 스트레스 등 다양한 요인이 기어 선택에 영향을 미칩니다. 또한 온도, 청결도, 습도 같은 환경적 요인도 있습니다. 이러한 요소는 기어의 재료, 처리 또는 윤활을 결정할 때 고려됩니다.
재료 선택
기어 선택은 다양한 조건을 얼마나 잘 견딜 수 있는지에 따라 달라집니다. 여기에는 극한의 온도, 먼지 등이 포함됩니다. 일부 소재는 스테인리스 스틸(SUS304), 탄소강(S45C), 나일론 등입니다. 이러한 소재는 특정 조건에서 내구성을 보장합니다.
기어 구성 세부 정보
- 모듈 및 톱니 수 : 원하는 기어비와 공간 가용성에 따라 선택합니다,
- 기어 크기: 설치 위치의 공간 요구 사항에 따라 선택합니다,
- 토크 요구 사항: 기어를 선택하기 전에 시스템 부하 토크 성능을 고려해야 합니다,
- 내부 구멍 모양: 위치 지정 또는 고정을 위한 키홈을 선택합니다. 그렇지 않으면 설치 또는 연결 요구 사항에 따라 둥근 구멍을 선택합니다.
기어 유형의 응용
| 기어 유형 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 스퍼 기어 | 시계, 기차, 항공기, 세탁 기계, 발전소, 식품 가공, 자동차, 산림 장비, 소형 컨베이어 |
| 헬리컬 기어 | 자동차 시스템, 시계, 가정용 공구, 시멘트 생산, 광업, 해양 애플리케이션, 대형 컨베이어 |
| 더블 헬리컬 기어 | 광업, 해양 산업, 중장비, 증기 터빈 |
| 헤링본 기어 | 중공업, 선박 추진 |
| 베벨 기어 | 펌프, 기차, 항공기, 발전소, 시멘트 생산, 광업 운영 |
| 웜 기어 | 엘리베이터, 자동차 애플리케이션, 식품 기계 |
| 랙 기어 | 계량 시스템, 열차 |
| 하이포이드 기어 | 시멘트 생산, 광업, 수처리 시스템 |
기어의 장점과 단점
기어의 장점
- 효율적인 전력 전송: 에너지 낭비를 최소화하면서 좁은 공간에서 높은 속도 비율을 구현할 수 있습니다.
- 정밀한 속도 및 토크 제어: 정확한 제어가 가능하므로 다양한 기계 요구 사항에 적용할 수 있습니다.
- 다양한 애플리케이션: 각 장비의 수요에 따라 다양한 유형과 크기를 선택할 수 있습니다.
- 컴팩트한 디자인: 공간을 절약하고 다양한 설정에 원활하게 통합할 수 있습니다.
- 낮은 유지보수: 내구성이 뛰어나고 수명이 길어 간단한 윤활만 하면 됩니다.
- 고정 속도 비율: 평행하지 않은 샤프트의 움직임이 완벽하게 교차하여 균일한 성능을 보장합니다.
기어의 단점
- 복잡한 시스템: 이러한 시스템을 정확하게 설치하는 것은 물론 유지 관리도 어려울 수 있습니다,
- 소음 및 진동: 빠른 속도 또는 정렬이 잘못되면 이 문제가 발생하여 시스템을 편안하게 사용하는 데 방해가 됩니다,
- 제한된 장거리 기능: 장거리 모션 전송이 불가능합니다,
- 고부하 시 손상 위험: 톱니 기어에 실수가 있을 경우 최악의 손상이 발생할 수 있습니다,
- 유연성 부족: 많은 경우 운영의 경직성으로 인해 다양한 상황에서 적용이 제한됩니다,
- 높은 제조 비용: 생산 및 조립 공정은 구매자에게 경제적으로 부담이 됩니다.
기어와 스프라켓의 차이점은 무엇인가요?
기어와 스프라켓은 자전거에서 기계에 이르기까지 모든 것에 동력을 공급합니다. 기어와 스프라켓은 우리 일상 생활에서 중요한 부분을 차지합니다. 이들은 동력 전달을 원활하게 하여 정확한 움직임을 유도합니다. 기어와 스프라켓은 모두 기계를 구동합니다. 하지만 스크루드라이버와 렌치처럼 서로 다른 기능에 더 적합하게 설계되어 있습니다.
모양과 디자인
기어에는 톱니가 있습니다. 톱니는 불규칙한 퍼즐 조각처럼 생겼습니다. 서로 맞물려 있습니다. 따라서 다른 기어와 잘 맞물립니다. 이와 반대로 스프라켓은 체인이나 벨트를 제대로 잡을 수 있도록 톱니의 간격이 떨어져 있습니다.
전력 전송 메커니즘
기어는 톱니가 맞물려 동력을 전달하여 지속적인 움직임을 가능하게 합니다. 스프라켓은 체인 링크를 잡아 에너지를 전달합니다. 이는 자전거 체인이 톱니바퀴를 돌며 회전하는 것과 비슷합니다.
애플리케이션
기어는 정밀한 속도, 토크, 위치 결정에 사용됩니다. 자동차, 기계, 시계, 기어박스 등에서 볼 수 있습니다. 스프라켓은 주로 체인이나 벨트가 있는 시스템에 사용됩니다. 여기에는 자전거, 오토바이, 컨베이어 및 기타 기계가 포함됩니다.
부하 분산
여러 개의 치아에 하중을 분산시켜 동력 전달이 원활하고 효율적으로 이루어지도록 합니다. 즉, 개별 톱니에 가해지는 스트레스가 최소화됩니다. 스프라켓은 체인이나 벨트의 개별 링크에 하중을 분산시켜 특정 접촉 지점의 변형이 증가합니다.
크기 및 구조
기어는 다양한 크기와 구조로 제공됩니다. 여기에는 스퍼, 헬리컬, 베벨, 웜 타입, 랙 앤 피니언, 유성 기어가 포함됩니다. 이와는 대조적으로 스프로킷 디자인은 보다 표준화되어 있습니다. 또한 구조가 더 단순하여 체인 및 벨트와 함께 더 잘 작동합니다.
결론
기어를 이해하는 것은 기계 시스템을 최적화하는 데 필수적입니다. 이 가이드에서는 기어의 종류와 설계에 대해 살펴봅니다. 또한 동력 전달이 원활하게 작동하도록 돕는 방법을 다룹니다. 향상된 지식은 기어 선택 및 유지보수 시 더 나은 의사결정을 내리는 데 도움이 됩니다.
전문적으로 설계된 기어와 함께 기계 시스템을 개선하기 위해 당사와 협력하세요. 지금 바로 문의하여 귀사의 요구에 맞는 혁신적인 솔루션과 전문가의 조언을 받아보세요.
자주 묻는 질문
기공사는 기어에 어떤 처리 기술을 사용합니까?
기어는 조용한 작동을 위해 매끄럽게 연마할 수 있습니다. 강도와 내구성을 향상시키기 위해 열처리가 되어 있습니다. 호빙 후 기어를 가열하면 훨씬 더 강해집니다. 이 공정은 주로 평행 탑 드라이브 기어박스의 휠이나 샤프트에 사용됩니다.
기어 가공 계산 공식이란 무엇인가요?
기어 크기는 특히 피니언 및 대형 기어에 적용되는 공식을 사용하여 계산됩니다. 이러한 공식에는 모듈 압력 각도, 톱니 수, 피치 원 직경 등이 포함됩니다.
