ストレートベベルギアとスパイラルベベルギアの違い

機械は、エネルギーを拡張することによって特定のタスクを実行できるメカニズムのクラスターとして定義できます。このようなメカニズムは、回転トルクから生じる機械的な力によって駆動されます。原動機（電気モーター、タービンなど）は通常、機械的動力を供給し、機械的駆動装置の助けを借りて機械ユニットに伝達されます。機械式ドライブには、ギアドライブ、ベルトドライブ、チェーンドライブ、ロープドライブの4つがあります。ギアドライブは、歯の噛み合いによってドライバーシャフトからドリブンシャフトに運動と動力を伝達します。中間の柔軟な要素がないため、これは1つのリジッドドライブです。スリップ（ポジティブドライブ）なしで軽いものから重いものへの動力伝達が可能です。短距離動力伝達には基本的なものが好まれます。

歯車には、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォーム歯車の4つの基本的なタイプがあります。平行軸には平歯車とはすば歯車が使用されます。ただし、平歯車は歯車軸に平行な真っ直ぐな歯を持っています。一方、はすば歯車には、ピッチシリンダーで切断されたらせん状の歯があります。このらせん状の歯には、歯への負荷が徐々にかかる、振動が少ない、騒音が少ない、摩耗が少ないなどの特定の利点があります。交差するシャフト間で運動と動力を伝達するために、一対のかさ歯車を適用できます（通常は垂直）。;一方、ウォームギアの配置は、非平行で交差しないシャフトに適用できます。ストレートベベルギア、スキューベベルギア、フェースギア、スパイラルギア、ハイポイドギア、クラウンギア、ゼロギアなど、さまざまなタイプのベベルギアがあります。それぞれに異なる機能があり、特定のタイプのアプリケーションに適しています。

かさ歯車の歯は、直線またはらせん状のプロファイルを持つことができます。ただし、どちらも交差するシャフトにのみ適用されます。名前が示すように、ストレート歯ベベルギア 、歯は平歯車のように真っ直ぐですが、傾斜を維持しながら歯車軸に沿ってカットされます。 2つの噛み合う歯車の歯が突然接触するため、歯に衝撃荷重がかかります。その結果、振動や騒音が発生します。フェイスベベルギアとスキューベベルギアも真っ直ぐな歯を持っています。 スパイラル歯のはすば歯車 はすば歯車が平歯車よりも優れているのと同様に、直歯ベベル歯車に対しても同様の利点があります。ここでは、歯はらせん状のプロファイルを持っているため、嵌合中に徐々に接触します。したがって、スムーズで振動のない静かな操作を提供します。ただし、軸受に大きなスラスト荷重がかかります。ハイポイドギアにもまがりばかさ歯車があります。ストレートベベルギアとスパイラルベベルギアのさまざまな違いを表形式で以下に示します。

表：ストレートベベルギアとスパイラルベベルギアの違い

歯の向き： かさ歯車は、まっすぐな歯またはらせん状の歯を持っている場合があります。かさ歯車の歯が真っ直ぐであるが、共通の頂点に収束するように傾斜している場合、その歯車は真っ直ぐなかさ歯車と呼ばれます。このような2つの歯車は、交差するシャフトにのみ取り付ける必要があります。スキューベベルギアと呼ばれるストレートベベルギアの変形は、非平行で交差しないシャフトに使用できます。一方、円錐歯車ブランク上で、らせん曲線が単一の頂点に収束するように歯がらせん状に切断される場合、それはまがりばかさ歯車と呼ばれます。噛み合うまがりばかさ歯車のペアは、交差するシャフトに取り付ける必要があります。あるいは、ハイポイドギア（まがりばかさ歯もあります）を非平行で交差しないシャフトに使用できます。

連絡シナリオ： ギアドライブは、2つの噛み合うギアの歯が直接接触して、あるシャフトから別のシャフトに運動と動力を伝達することを示す、リジッドエンゲージメントドライブの一種です。歯車の種類に関係なく、歯車の軸に平行な歯が突然接触します。これは、平歯車とストレートベベル歯車の場合に発生します。ここで、接触は常に歯の面幅に等しい長さの線です。一方、2つの噛み合うまがりばかさ歯車の歯は、はすば歯車の場合と同様に、徐々に接触します。ここで、エンゲージメントはポイントから始まり、徐々にラインになり、最終的にポイントとして解放されます。

影響負荷とその結果： 突然の接触により、ストレートベベルギアの歯に衝撃または衝撃荷重がかかります。また、かなりの騒音や振動が発生します。この振動により、最大動作速度と送電容量が制限される場合があります。一方、まがりばかさ歯車の歯は徐々に荷重がかかり、害ははるかに少なくなります。したがって、高速でもスムーズで静かな動作を実現します。

コスト比較： 製造が複雑になると、まがりばかさ歯車の価格が高くなります。同じ材質、サイズ、公差の場合、スパイラルギアはストレートベベルギアの1.2〜1.5倍のコストがかかります。ギアサイズが小さいと製造が難しいため、コスト差が大きくなります。仕上げ要件が高いと、価格差が大きくなる可能性もあります。

推力： 2つの噛み合う歯車は、シャフトを取り付けるベアリングに常に力を加えます。歯の向きに基づいて、この力は半径方向または軸方向、あるいはその両方になります。たとえば、（平歯車のように）歯車の軸に平行な真っ直ぐな歯は、ラジアル荷重のみを生成します。一方、（はすば歯車のように）らせん歯は両方のタイプの力を生成します。ストレートベベルギアとスパイラルベベルギアは、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方を生成します。ただし、まがりばかさ歯車のスラスト荷重（軸方向）は、2つのソースから発生するため、比較的高くなります。

この記事では、平行はすば歯車と交差したらせん歯車の科学的な比較を示します。著者はまた、トピックをよりよく理解するために、以下の参考資料を読むことをお勧めします。

1. V。B.Bhandariによる機械要素の設計（第4版、McGraw Hill Education）
2. R。L.ノートンによる機械設計（第5版、ピアソンエデュケーション）。
3. R.S.KhurmiとJ.K.Guptaによる機械設計の教科書（S. Chand; 2014）