平歯車とはすば歯車の違い

メカニカルドライブは、ドライバーシャフト（原動機など）からドリブンシャフト（機械ユニットなど）に運動、トルク、および動力を伝達するために使用されます。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。ベルトドライブ（フリクションドライブ）とは異なり、ギアドライブは1つの噛み合いドライブであり、2つのギアの歯の連続的な噛み合いと解放によって動力伝達が発生することを示します。また、2つのギアの間に中間の柔軟な要素が存在しないため、リジッドドライブでもあります。ここでは、ドライバーギアが対応するドリブンギアと直接噛み合っているため、短距離での動力伝達に適しています。しかし、その動力伝達能力は非常に高く、広範囲の速度低下を提供することができます（単一ステージで1：1から1：100まで）。また、本質的にスリップ、クリープ、または多角形の影響がないため、一定の速度比を提供できます。

歯車は、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォーム歯車の4つの基本的なグループに分類できます。これらのギアにはそれぞれ特定の機能があり、他のギアよりも特定の利点を提供できます。 平歯車 は、平行なドライバーと従動軸の間で運動と動力を伝達するために使用される最も単純なものです。歯車の軸に平行な真っ直ぐな歯があります。 はすば歯車と呼ばれる別の同様の歯車 、平行シャフトにも使用されます。ただし、その歯は円筒形のブランクの上にらせんの形でカットされています。一方、かさ歯車は、垂直である場合とそうでない場合があるシャフトの交差に使用されます。歯車の軸に沿った歯（直線歯のかさ歯車）またはらせん状の歯（らせん歯のかさ歯車）があります。ウォームギアは、垂直であるが交差しないシャフトに使用されます。

平歯車とはすば歯車はどちらも平行軸用ですが、それぞれ歯の向きが異なり、さまざまな用途に適しています。 平歯車の場合 、相手歯車の歯が突然接触します。したがって、歯は衝撃または衝撃荷重を受けます。振動の原因となり、ギアの耐用年数も短くなります。らせん状の歯はこの問題を取り除くことができます。 2つの噛み合うはすば歯車 、歯は徐々に接触するため、衝撃や衝撃荷重がかかりません。それは比較的高い負荷を運ぶことができます。また、より高速な減速も提供します。ラジアル荷重のみを加える平歯車とは異なり、はすば歯車はベアリングにラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を加えます。平歯車とはすば歯車のさまざまな違いを表形式で以下に示します。

表：平歯車とはすば歯車の違い

歯車の歯の構成： 平歯車とはすば歯車の明らかな違いは、歯の形です。平歯車には、歯車の軸に平行な真っ直ぐな歯があります。真っ直ぐなかさ歯車にも、歯車軸に沿って方向付けられた真っ直ぐな歯がありますが、それらは歯車軸に平行ではありません（傾斜しているため交差しています）。名前が示すように、はすば歯車には、ピッチシリンダーで切断されたらせん形の歯があります。はすば歯車は、左ねじれまたは右ねじれのいずれかを持つことができます。ねじれ角は歯車ごとに異なります。通常、15〜25°の間にあります。ただし、二重らせん歯車またはヘリンボーン歯車には、より高いねじれ角（最大45°）を使用できます。

荷重の性質と対応するベアリング： 2つの歯車の噛み合い中に、ベアリングはトルクと力を受け、最終的には地面に伝達されます。このような力の方向と強さは、回転速度と歯の構成によって異なります。ラジアル荷重のみを効率的に扱える軸受もあれば、スラスト荷重のみを扱える軸受もあれば、両方の荷重を扱える軸受もあるため、そのような力の性質や強さに応じて適切な軸受を選択する必要があります。歯がまっすぐであるため、平歯車はベアリングにラジアル荷重のみをかけます。したがって、より安価な円筒ころ軸受を使用することができます。一方、はすば歯車は、軸受に大きなラジアル荷重とスラスト荷重をかけます。そのため、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円すいころ軸受を使用できます。これらの軸受は、アキシアル荷重とラジアル荷重の両方を処理できるためです。

ドライバーとドリブンシャフトの向き： 他の機械式ドライブ（ベルトやチェーンドライブなど）に対するギアドライブの基本的な利点の1つは、非平行シャフトに使用できることです。ただし、ドライバーシャフトとドリブンシャフトの向きを変えるには、いくつかのタイプのギアが適しています。平行軸には平歯車とはすば歯車の両方が圧倒的に使用されています。一方、かさ歯車は交差するシャフトに使用でき、ウォームギアは垂直な非交差シャフトに使用できます。交差ヘリカルギアと呼ばれる特定のタイプのヘリカルギアが存在し、垂直シャフト間で動力を伝達するために使用できます。これはウォームギアと非常によく似ています。ただし、交差したはすば歯車は高速減速を提供できません。通常、1：1から1：2の速度比に適しています（ウォームギアの1：15から1：100と比較して）。多くの制限があるため、そのアプリケーションも制限されています。

噛み合う歯の間の接触シナリオ： 平歯車は、歯車の軸に平行な真っ直ぐな歯を持っています。 2つの噛み合う歯車も平行なシャフトに取り付けられています。したがって、2つの噛み合う平歯車の歯が突然接触し、接触は常に歯面の幅に等しい長さの線になります。逆に、はすば歯車ははすば歯を持ち、平行軸に取り付けられています。そのため、2つの噛み合うはすば歯車の歯が徐々に接触します。彼らのエンゲージメントはポイントから始まり、ラインになり、ポイントとして徐々に解放されます。したがって、接触の長さは一定に保たれません。

衝撃荷重、振動、騒音： 2つの噛み合う平歯車の歯が突然接触するため、衝撃または衝撃荷重が発生します。これはまた、重大な振動と騒音を発生させ、最大許容動作速度に制限を課す場合があります。それどころか、噛み合う歯の間の漸進的な接触は、歯への漸進的な負荷をもたらし、振動および騒音を低下させる。したがって、はすば歯車をより高速で問題なく使用できます。

歯車の歯を切る： まっすぐな歯を切ることは、らせん状の歯を切るよりも比較的簡単です。歯車フライス盤または歯車ホブ盤を使用して、平歯車およびはすば歯車の歯を切削できます。フライス盤では、平歯車の歯を切るために2つの同時動作のみが必要です。ただし、はすば歯車の歯を切るには、3つの同時動作が必要です。

この記事では、平歯車とはすば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）