기어의 종류

1. 소개

다양한 유형의 기어는 수많은 기계 시스템의 중요한 부분입니다., 자동차부터 산업기계, 심지어 일상생활 가전제품까지 어디에서나 찾아볼 수 있습니다..

기계 구성 요소 사이에 회전력을 전달하여 작동합니다., 모션을 정밀하게 제어할 수 있습니다., 속도, 그리고 토크.

기어는 기계의 원활하고 효율적인 작동에 필수적입니다., 다양한 용도에 적합한 다양한 기어 유형.

2. 기어란??

기어는 다른 톱니 부분과 맞물리는 톱니 기계 부품입니다., 종종 다른 장비, 토크와 운동을 전달하기 위해. 기어는 속도를 희생하여 토크를 증가시킬 수 있습니다., 또는 토크를 희생하여 속도를 높일 수 있습니다..

기어의 효율성과 기능성은 모양에 따라 달라집니다., 크기, 재료, 그리고 그들이 서로 어떻게 상호작용하는지.

3. 기어의 다양한 매개변수

효율적이고 안정적인 기어 시스템을 설계하려면 기어 매개변수를 이해하는 것이 중요합니다.. 이러한 매개변수는 기어 맞물림 방식에 영향을 미칩니다., 얼마나 많은 부하를 처리할 수 있는지, 다양한 애플리케이션에서의 전반적인 성능. 주요 매개변수에 대한 개요는 다음과 같습니다.:

1. 치아 수

기어의 톱니 수는 기어비와 성능에 영향을 미치는 기본 매개변수입니다.. 이는 다른 기어와 맞물리는 기어의 능력을 결정하고 속도와 토크 출력에 영향을 미칩니다..

• 기어비: 두 맞물림 기어의 톱니 수 비율이 속도와 토크 관계를 결정합니다..
  예를 들어, 기어 20 기어와 맞물리는 톱니 40 치아의 기어비는 다음과 같습니다. 1:2, 즉, 큰 기어는 작은 기어의 절반 속도로 회전하지만 토크는 두 배로 회전합니다..

2. 전체 깊이

전체 깊이는 기어 톱니의 전체 깊이를 나타냅니다., 여기에는 부록과 디덴덤이 모두 포함됩니다.. 인접한 기어와의 적절한 맞물림을 보장하는 것이 중요합니다..

• 부록: 피치 원 위의 기어 톱니 높이.
• 주어질 것: 피치원 아래의 톱니 깊이.

기어의 강도와 기어 톱니가 간섭 없이 맞물리는 데 필요한 공간을 결정하려면 전체 깊이가 필수적입니다..

3. 피치서클

피치서클은 짝을 이루는 기어의 피치원 위에서 미끄러지지 않고 구르는 가상의 원입니다.. 기어가 어떻게 상호 작용하고 서로 맞물리는지 확인하는 것이 중요합니다..

• 피치 직경: 피치원의 직경. 기어비를 계산하고 기어가 적절하게 맞물리는지 확인하는 데 사용됩니다..

4. 루트 서클

루트원은 기어 톱니의 홈 바닥을 통과하는 원입니다.. 기어의 최소 직경을 결정하며 기어의 강도와 내구성을 이해하는 데 중요합니다..

• 뿌리 직경: 치아의 뿌리를 연결하는 원의 직경.

5. 외부 서클

외부 원, 또는 외경, 기어 톱니 끝을 통과하는 원입니다.. 기어의 전체 크기와 클리어런스를 결정하는 데 필수적입니다..

• 외경: 한쪽 치아 끝에서 반대쪽 치아 끝까지 측정한 직경.

6. 피치 직경

피치 직경은 피치 원의 직경이며 기어비를 계산하고 기어 간의 적절한 맞물림을 보장하는 중요한 매개변수입니다..

• 공식: 피치 직경 = 톱니 수 / 직경 피치 (제국 단위의 경우) 또는 피치 직경 = (치아 수 * 기준 치수) (미터법 단위의 경우).

7. 원형 피치

원형 피치는 인접한 치아의 해당 지점 사이의 거리입니다., 피치서클을 따라 측정. 적절한 기어 메시와 정렬을 보장하는 것이 중요합니다..

• 공식: 원형 피치 = π * 피치 직경 / 치아 수.

8. 기준 치수

모듈은 치아의 크기를 측정하는 것입니다., 피치 직경과 톱니 수의 비율로 정의됩니다.. 기어 크기를 표준화하기 위해 미터법 시스템에서 사용됩니다..

• 공식: 모듈 = 피치 직경 / 치아 수.

9. 직경 피치

직경 피치는 피치 직경의 인치당 톱니 수입니다.. 이는 기어 크기를 표준화하기 위해 영국식 시스템에서 사용되며 모듈의 반대입니다..

• 공식: 직경 피치 = 톱니 수 / 피치 직경.

10. 원형 두께

원형 두께는 피치 원을 따라 측정된 기어 톱니의 두께입니다.. 기어의 강도와 동력 전달 효율에 영향을 미칩니다..

• 공식: 원형 두께 = 원형 피치 / 2.

4. 기어는 어떻게 작동하나요?

기어는 기계 장치입니다., 일반적으로 원형, 기계의 회전력과 토크를 전달하는 데 사용되는 가장자리에 톱니가 있음.

쌍으로 운영, 미끄러짐을 방지하기 위해 기어가 톱니와 맞물립니다.. 원형 기어에서, 회전 속도와 토크는 일정하게 유지됩니다., 비원형 기어는 가변 속도와 토크 비율을 생성합니다..

일정한 속도와 토크를 유지하기 위해, 정확한 기어 프로파일 형성이 필수적입니다.. 기어가 작을 때, 또는 피니언, 시스템을 구동한다, 속도를 줄이고 토크를 증가시킵니다..

거꾸로, 피니언이 피동축에 있는 경우, 속도는 증가하고 토크는 감소합니다..

기어를 고정하는 샤프트는 적절한 간격을 유지해야 하며 평행하게 배열될 수 있습니다., 비병렬, 교차하는, 또는 교차하지 않는 구성. 이 샤프트는 기어 사이의 회전과 에너지를 전달하는 레버 역할을 합니다..

기어 시스템의 주요 결과는 다음과 같습니다.:

• 속도 증가: 하나가 있는 기어 쌍에서 40 치아와 다른 것 20, 더 작은 기어는 동기화를 유지하기 위해 두 배 더 빠르게 회전합니다., 결과적으로 속도는 빨라지지만 토크는 감소합니다..
• 힘 증가: 톱니 수가 적은 더 작은 기어는 속도를 감소시키지만 힘을 증가시킵니다., 회전하려면 더 많은 토크가 필요함.
• 방향 변경: 두 개의 기어가 맞물릴 때, 그들은 반대 방향으로 회전합니다. 특수 기어를 사용하여 회전 방향이나 각도를 효율적으로 변경합니다..

5. 기어 디자인이란??

산업용 응용 분야에서는 다양한 기어를 사용합니다., 각각은 특정 목적을 위해 설계되었습니다.. 이러한 기어에 따라 달라지는 주요 특징은 다음과 같습니다.:

• 기어 형상
• 치아 디자인 및 구성
• 기어 축 구성

기어 형상

기어는 원통형일 수 있습니다. (박차, 나선형의) 또는 원뿔형 (사각) 그들의 응용 프로그램을 기반으로. 모양은 기어가 맞물리는 정도에 영향을 줍니다., 그들이 감당할 수 있는 힘의 양, 그리고 얼마나 많은 소음이 발생하는지.

평기어, 예를 들어, 고속에서 시끄럽다, 헬리컬 기어는 각진 톱니로 인해 더 조용하고 부드러운 성능을 제공합니다..

치아 디자인 및 구성

기어는 서로 다른 톱니 프로필을 가질 수 있습니다., 각각은 특정 작업에 적합. 직선 치아 (스퍼 기어) 간단하게 잘 작동, 저속 애플리케이션, 나선형 또는 나선형 치아 (나선형의, 베벨 기어) 더 빠른 속도에서 더 부드러운 결합과 더 높은 효율성을 보장합니다..

기어 축 구성

• 평행한: 병렬 구성, 샤프트가 동일한 평면에 정렬되어 있습니다., 구동 기어와 종동 기어가 반대 방향으로 회전합니다.. 이 설정은 일반적으로 모션 전송에서 높은 효율성을 제공합니다.. 예로는 헬리컬 기어 및 랙 앤 피니언 시스템이 있습니다..
• 교차: 교차 구성의 경우, 샤프트가 동일한 평면 내의 한 지점에서 교차합니다., 병렬 설정과 유사한 높은 전송 효율 제공. 베벨 기어는 이러한 유형의 대표적인 예입니다..
• 비평행 및 비교차: 샤프트가 평행하지도 교차하지도 않는 구성, 즉, 정렬되지도 않고 같은 평면에 있지도 않음을 의미합니다., 전송 효율이 낮아지는 경향이 있습니다.. 웜 기어가 이 범주의 예시입니다..

6. 기어에 사용되는 재료?

기어 제조에 사용되는 재료는 성능에 큰 영향을 미칩니다., 내구성, 특정 애플리케이션에 대한 적합성. 다양한 재료는 다양한 수준의 강도를 제공합니다., 내마모성, 및 내식성.

다음은 기어 생산에 가장 일반적으로 사용되는 재료 중 일부입니다.:

압연강판

압연강은 강도와 ​​인성이 높아 기어용으로 많이 사용됩니다.. 그것은 일련의 롤러를 통해 열간 또는 냉간 압연 강철로 생산됩니다., 구조를 개선하고 기계적 성질을 향상시킵니다..

압연강으로 만든 기어는 중부하 작업에 자주 사용됩니다., 자동차 변속기, 산업기계 등, 내구성과 충격 저항이 중요한 곳.

냉간압연강판

냉간압연강판은 압연 후 냉각되는 과정을 거친다., 강도와 표면 마감을 향상시킵니다.. 이 공정은 열간압연강보다 치수 정확성이 뛰어나고 마감이 더 매끄러워집니다..

냉간압연강 기어는 엄격한 공차가 요구되는 정밀 장비에 자주 사용됩니다., 시계나 정밀 악기 등, 자동차 및 산업용 애플리케이션뿐만 아니라.

공구강 합금

공구강 합금은 경도로 잘 알려져 있습니다., 내마모성, 그리고 고온에 견디는 능력. 극심한 하중과 충격을 받는 기어를 만드는 데 이상적입니다..

이러한 합금은 일반적으로 높은 수준의 탄소를 함유하고 있습니다., 크롬, 바나듐이나 텅스텐과 같은 다른 원소, 강도와 내구성을 향상시키는. 공구강 기어는 절삭 공구 및 산업 기계와 같은 응용 분야에 사용됩니다..

철 합금

철 합금, 주철과 연성철을 포함한, 기어 제조에 널리 사용됩니다.. 주철 기어는 내마모성이 우수합니다., 진동 감쇠, 및 가공성, 대형에 적합하게 만들기, 컨베이어 시스템 및 중장비와 같은 응용 분야에 사용되는 저속 기어.

연성이 있는 철은 주철보다 더 나은 인성을 제공합니다., 강도와 충격 저항 사이의 균형 제공.

스테인레스 스틸

높은 내식성과 내구성이 요구되는 기어에는 스테인리스강이 선호됩니다.. 크롬이 함유되어 있어요, 표면에 보호 산화물 층을 형성하는 것, 녹과 부식 방지.

스테인레스 스틸 기어는 식품 가공 장비에 자주 사용됩니다., 해양 응용, 습기나 화학물질이 존재하는 환경.

구리 합금

구리 합금, 황동, 청동과 같은, 마찰이 적은 기어에 사용됩니다., 내식성, 가공의 용이성이 중요합니다.

이러한 기어는 일반적으로 더 조용한 작동과 적은 마모가 필요한 응용 분야에서 발견됩니다., 웜기어와 같은, 문장, 그리고 부싱.

구리 합금은 전기 전도성으로도 높이 평가됩니다., 일부 특수 전기 장치에 적합하게 만들기.

알루미늄 합금

알루미늄 합금 가볍고 부식에 강하다, 저부하용 기어에 적합합니다., 고속 애플리케이션.

알루미늄으로 만든 기어는 항공우주 분야에서 흔히 볼 수 있습니다., 로봇공학, 자동차 산업, 체중 감량이 최우선인 경우.

강철만큼 강하지는 않지만, 알루미늄 합금은 강도와 ​​내마모성을 향상시키기 위해 처리되거나 코팅될 수 있습니다..

플라스틱 기어

플라스틱 기어는 가볍습니다., 부식 방지, 그리고 원활하게 제공, 조용한 작동.

일반적으로 나일론과 같은 재료로 만들어집니다., 아세탈, 또는 폴리카보네이트, 플라스틱 기어는 저소음과 저마찰이 요구되는 용도에 자주 사용됩니다., 프린터와 같은, 가전제품, 그리고 작은 기계들.

금속 기어만큼 많은 하중을 처리할 수는 없지만, 플라스틱 기어는 저전력에 이상적입니다., 비용 효율적인 솔루션.

7. 기어의 종류

기어는 톱니 모양에 따라 분류됩니다., 샤프트 구성, 그리고 구체적인 목적. 기계 설계에서 효과적인 힘 전달을 보장하기 위해 적절한 기어를 선택하려면 다양한 유형의 기어를 이해하는 것이 필수적입니다..

치아 모양에 따라

1. 평기어

• • 외부평기어: 가장 일반적인 유형의 기어, 기어 축과 평행한 직선 톱니가 있는 것. 이 기어는 평행축 사이에서 동력을 전달하는 데 사용되며 효율성과 단순성으로 유명합니다..
  • 내부 평기어: 외부 평기어와 유사, 기어링의 내부 표면에 톱니가 절단되어 있습니다.. 공간 절약이 필요한 응용 분야에 사용됩니다., 유성 기어 시스템과 같은.

2. 헬리컬 기어

• • 단일 나선형: 이 기어에는 각진 톱니가 있습니다., 평기어보다 부드럽고 조용한 작동을 제공합니다.. 톱니의 각도로 점진적인 결합이 가능합니다., 작동 중 소음 및 스트레스 감소.
  • 이중 나선형: 헤링본 기어라고도 함, 이 두 세트의 반대쪽 나선형 톱니가 있습니다.. 이 디자인은 축 추력을 상쇄합니다., 부하가 높은 중장비에 적합합니다..
  • 스크류 기어: 헬리컬 기어와 유사, 평행하지 않은 샤프트가 필요한 응용 분야에 사용됩니다.. 교차하지 않는 두 샤프트 사이에 토크를 전달하도록 설계되었습니다..

3. 베벨 기어

• • 스트레이트 기어: 직선 톱니가 있는 베벨 기어는 교차하는 샤프트 사이의 운동을 전달하는 데 사용됩니다., 일반적으로 90도 각도로. 효율적이지만 부하가 걸리면 소음이 발생할 수 있습니다..
  • 나선형 기어: 이것은 구부러진 이빨을 가지고 있습니다., 직선 베벨 기어보다 더 부드러운 작동과 더 높은 부하 용량을 제공합니다.. 고속 애플리케이션에 이상적입니다..
  • 마이터기어: 기어비가 다음과 같은 베벨 기어 유형입니다. 1:1, 동일한 속도가 필요하지만 방향 변경이 필요한 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다..
  • 하이포이드 기어: 이 기어에는 오프셋 축이 있습니다., 더 높은 토크 전달과 더 조용한 작동 가능. 그들은 자동차 차동 장치에서 흔히 발견됩니다..
  • 제롤기어: 직선 베벨 기어와 나선형 베벨 기어의 하이브리드, 원활한 작동과 제조 용이성 사이의 절충안 제공.
  • 크라운 베벨 기어: 톱니가 기어 면에 수직인 베벨 기어, 독특한 각도 구성 제공.

4. 헤링본 기어
   헤링본 기어는 "V"자 모양의 톱니 패턴을 가지며 상당한 축 추력을 생성하지 않고 무거운 하중을 처리할 수 있는 능력으로 알려져 있습니다.. 대형 산업기계나 선박 등에 많이 사용되는 기어입니다..

1. 4. 랙 앤 피니언 기어
      피니언이 연결된 리니어 기어 시스템 (원형 기어) 선형 기어와 맞물림 (고문) 회전운동을 직선운동으로 변환하려면, 조향 시스템 및 철도에 널리 사용됩니다..

4. 웜기어
   웜기어는 웜으로 구성됩니다. (나사같은 기어) 그리고 웜휠. 컴팩트한 공간에서 높은 토크 감소 효과를 제공하며 컨베이어 시스템 및 엘리베이터에 사용됩니다..

   

특수한 유형의 기어

1. 내부 기어
   내부 기어는 원형 링 내부에 톱니가 절단되어 있습니다.. 높은 토크와 공간 효율성을 달성하기 위해 유성 기어 시스템의 외부 스퍼 기어와 쌍을 이루는 경우가 많습니다..
2. 차동 기어
   주로 자동차 시스템에 사용됨, 차동 기어를 사용하면 토크 분배를 유지하면서 바퀴가 다른 속도로 회전할 수 있습니다., 부드러운 코너링에 꼭 필요한.
3. 유성기어
   유성 기어는 중앙 태양 기어로 구성됩니다., 행성 기어, 그리고 바깥쪽 링 (내부 기어). 이 디자인은 높은 토크 밀도를 제공하며 자동 변속기 및 산업 장비에 널리 사용됩니다..

   

4. 스프로킷
   스프로킷은 체인 드라이브에 사용됩니다., 체인이나 벨트와 맞물리도록 설계된 톱니. 자전거에서 흔히 볼 수 있는, 오토바이, 및 컨베이어 시스템.
5. 스플라인 기어
   이 기어는 길이를 따라 홈이나 톱니가 있으며 기계적 커플링에 사용됩니다., 축을 따라 약간의 움직임을 허용하면서 토크 전달을 허용합니다..
6. 나일론 기어
   나일론 기어는 가볍고 부식에 강합니다., 부드러운 제공, 조용한 작동. 그들은 일반적으로 소규모로 사용됩니다., 프린터 및 가전제품과 같은 저전력 애플리케이션.

   

7. 후단 기어
   자동차 차동 장치에서 발견됨, 후방 기어는 높은 토크 전달을 처리하며 차량 회전 중 적절한 휠 속도를 보장하는 데 필수적입니다..
8. 소형 기어
   소형 기어는 컴팩트한 크기와 정밀한 모션 제어가 필요한 용도에 사용됩니다., 시계와 같은, 악기, 그리고 작은 기계.

8. 기어 설계 시 고려사항

여러 요소가 기어 설계에 영향을 미칩니다., 선택한 기어가 성능을 충족하는지 확인, 비용, 내구성 요구 사항:

• 예산: 고성능 소재, 스테인레스강, 공구강 등, 주철과 같은 기초 금속보다 가격이 더 비쌉니다..
• 공간 제한: 소형 애플리케이션에서는 유성 기어를 사용하는 경우가 많습니다., 작은 설치 공간에서 높은 토크 전달을 제공하는 제품.
• 전송 요구 사항: 고속 응용 분야에서는 원활한 성능을 위해 헬리컬 또는 베벨 기어를 선호할 수 있습니다., 저속하면서, 토크가 높은 작업에는 웜 또는 스퍼 기어를 사용하는 경우가 많습니다..
• 서비스 조건: 가혹한 환경, 습기나 화학물질과 관련된 것과 같은 것, 스테인레스 스틸이나 나일론과 같은 부식 방지 재료가 필요할 수 있습니다..

9. 기어의 응용

기어는 속도를 제어하기 위해 다양한 산업 분야에서 사용됩니다., 토크, 그리고 운동방향. 주요 응용 프로그램은 다음과 같습니다:

• 자동차 조향 시스템: 랙 앤 피니언 기어는 회전 운동을 직선 운동으로 변환합니다., 조향에 대한 정밀한 제어 가능.
• 기어박스: 자동차에서 발견됨, 산업 기계, 그리고 풍력 터빈, 기어박스는 속도와 토크를 조정합니다..
• 항공우주: 기어는 비행 제어 시스템과 엔진에 사용되어 원활한 작업을 수행합니다., 효율적인 동력 전달.
• 농업 기계: 트랙터와 콤바인은 기어를 사용하여 엔진 출력을 관리하고 도구를 구동합니다..

각 기어 적용 유형에 대한 차트