ギアのかみ合い

質問

製品のなかでギアが止まる際にトルクによる刃先の変形がおきています。
ギア間のピッチはＯＫなのですが、厚さ方向のかみ合いがお互いの5割6割ぐらいしかありません。
これを強度的に確認したいのですが、計算、規格などいいのがあるでしょうか？

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

補足ありがとうございました。
> トルクによる刃先の変形がおきています。
とありましたので、伝達トルク過大による磨耗変形かと想像していましたが、これはたわみ変形でしょうか。

#1さんが述べられているように歯車の計算はいろんなファクターが入り混じって難しい面があると思います。

が、それを押しのけて下記のように考えてみました。
正しいかどうかは不明ですが，結果としてはそれなりかなと思います。
参考程度にお取りください。

材質物性表，歯車強度計算資料等々を参考にしてあります。

ルイスの式、ハースの式、各種表より
　σ0：許容曲げ応力　9kgf/mm^2　（材質POM）
　σb：歯車の許容応力
　fv：速度係数　0.4　（極端に早くない回転）
　fw：荷重係数　0.67　（衝撃がかかるような荷重）
　 y：歯形係数　0.1　（並歯、歯数21）
　 m：モジュール　0.3
　 b：歯幅　噛合い歯幅　1.75×55%＝0.96
　Ｆ：許容回転力　Kgf

σb＝fv×fw×σ0＝2.412　(Kgf/mm^2)
Ｆ＝π×σb×b×m×y＝0.218　(Kgf)

このことから歯車には最大でも200ｇしかかけられないということになります。
安全係数を50%で100ｇ、1／4で50gと計算されますが、さぁこれをどの様に捉えるかですね。

駆動系統や伝達力などを考慮して歯幅を決定されたと思いますが，歯幅噛合いズレの為に有効歯幅を使えないのは問題ですね。

又，この為に伝達ベクトルが斜め方向に働いて変形を起しているのではないでしょうか。
　　↑この問題が大きいかもしれません。
この場合は更に複雑になります。まず，正しく正規に伝達する機構となることから検討したほうが良いのではないでしょうか。

以上，参考になれば幸いです。

お礼

ありがとうございます。
とても参考になる例でした。
おっしゃる通り、正規の計算から始め現状の確認を行ないたいと思います。
また何かの際はよろしくお願いします。

回答No.2

noname#230359

> 厚さ方向のかみ合いがお互いの5割6割ぐらいしかありません。
> 止まる際にトルクによる刃先の変形

?これは歯幅方向に噛合いがずれているということですか。
?止まる際に大きなイナーシャが働くということですか。
?モジュール、歯数、、材質、歯幅、回転数、歯面の処理等々はどの様になっていますか。

補足をお願いします。

補足

ありがとうございます。
分かりにくい質問ですみません。

＞?これは歯幅方向に噛合いがずれているということですか。

そうです。歯幅方向にずれているということです。
厚さと書いてしまったので、わかりずらかったですね。

＞?止まる際に大きなイナーシャが働くということですか。

モーターよりベルト駆動でプーリを介して回転していますが、それが減速やリミッタ-なしに止まります。
衝撃が加わるイメージです。

?モジュール、歯数、、材質、歯幅、回転数、歯面の処理等々はどの様になっていますか。

共通仕様：標準歯車　並歯　モジュール0.3　圧力角20度　JIS精度5級　材質ＰＯＭ
ギアＡ　歯数21　歯幅1.75
ギアＢ　歯数13　歯幅1.2

です。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359

歯車の歯の強度計算は複雑です。ここでは詳述できませんが、例えば機械設計製図便覧(理工学社）などの書籍類に記載があるものがあります。歯幅などは端部の熱処理影響の残る部分などは差し引く必要があります。潤滑、材料、荷重係数、歯面荒さ係数、寸法係数その他まだまだ多くの係数が計算要素に入ります。便覧など調査されたほうが良かろうかと思います。

お礼

ありがとうございます。
私も資料をあさってみましたが、確かに複雑ですね。
アドバイス通り便覧なども調べてみます。
また、よろしくお願いします。