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歯車装置からの騒音対策
- 歯車装置からの騒音対策について考えましょう。DCモーターを使用し、歯車で減速するメカ試作を行っていますが、歯車に負荷がかかるとうねるような音が発生してしまい、顧客要求を満足できません。
- 歯車にはジュラコンを使用し、軸にはSUSを使用しています。グリス塗布は不可です。しかし、メカ設計（歯車）の経験がないため、原因を特定することができません。
- 考えられる原因と対策を教えていただきたいです。歯車の構成は、平歯車→平歯車→ウォームギア→ウォームホイール→平歯車であり、装置は小判型の弁当箱ぐらいの大きさです。
- 機械設計
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初段だけ計算してみました ｚ＝１２の歯車は現状では０．００６６の切り下げが 発生しています（切削歯車と述べておられるので） 数値的には非常に小さな値です これに転位を施して切下げ量を零にして計算してみました 小歯車 ,大歯車 モジュール ,m , 0.5 基準圧力角(deg) ,α , 20 歯数 ,z , 12 , 20 転位係数 ,x ,0.298133329, 0 またぎ歯数 ,zm , 2 , 3 またぎ歯厚 ,W ,2.400099417, 3.830219688 転位係数の和 ,x1+x2 , 0.298133329 インボリュートα ,invα , 0.014904384 インボリュートα' ,invα', 0.021686362 かみあい圧力角(deg) ,α' , 22.55723702 速度比 ,i , 0.6 歯数の和 ,z1+z2 , 32 中心距離補正係数 ,y , 0.280600266 中心距離 ,a , 8.1403 基準円直径 ,d , 6 , 10 基礎円直径 ,db ,5.638155725, 9.396926208 噛合部のピッチ円直径 ,d' ,6.1052251 , 10.17537517 歯末の丈 ,ha ,0.640300133, 0.491233469 歯丈 ,h , 1.116233469 歯先円直径 ,da ,7.2806003 , 10.9824669 歯先円圧力角(deg) ,αa ,39.24860152, 31.17061563 インボリュートαa(rad),invαa,0.131976246, 0.060890915 歯先円歯厚の半角(deg) ,ψa ,1.828486416, 1.011207579 歯先円弧歯厚 ,sa ,0.232346585, 0.193828479 歯底円直径 ,df ,5.048133 , 8.750000 円弧歯厚 ,s ,0.893909821, 0.785398163 歯厚の半角(deg) ,ψ ,8.536210001, 4.5 弦歯厚 ,s-bar ,0.890606541, 0.784590957 弦歯丈 ,ha-bar,0.673533375, 0.5066468 歯溝の半角(rad) ,η ,0.097910034, 0.063635432 少し見難いのですが我慢して読んで下さい モーター直結の第一段は歯車に弱点を無くしていきたいからです それから終段に行くに従いモジュールを少しづつ大きくは 設計されないのでしょうかトルクが終段ほど大きくなります 追記： バックラッシは”０”で計算しています 標準的には０．０５位の法面バックラッシ必要です
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既に回答は多数あるので、うねる音ということから想像できるのは、歯の当たりが一定で無いことが考えられます。ギヤピッチ円と回転軸の同芯度あたりが怪しいかと思います。下記ＵＲＬも参照されると参考になるかと思います。ＫＨＫの歯車計算ソフトGCSWは、設計する際役立ちますので、おすすめです。 http://www.khkgears.co.jp/khk_products/gcsw_dimension_calculator.html
お礼
ありがとうございます。 計算ソフト、試してみます。
歯車を支持する歯車箱の要素も 気になるところです、共振現象が発生する 場合がある 伝達馬力 入力回転数 減速比 モジュール 歯数 等のの仕様が分かれば検討する 範囲も広がると思います プラスチックの歯車は金属製に 比べて歯が撓み易いトルクに応じた モジュールと歯幅が重要です また、プラス転位させて曲げモーメントを 稼ぐ方法もあります 軸間距離調整が可能とありますが 駆動系の剛性を落とす原因になってないでしょうか 追記： ウォームは正規方式か又は はす歯歯車代用ですか
補足
歯車箱もジュラコンですが、全ての歯車を実装していません モーターは板金で固定。 モーターの次からウォームホイールまでは ジュラコンの歯車箱（２部品)に固定 ウォームホイールから先は板金に固定。 伝達馬力 0.392mN・m 入力回転数 5230rpm 減速比は 1:207 モジュール 0.5 歯数 12-(20-12)-(20-ウォームギア歯数比20)-(ウォームホイール-5)-50-56 ※カッコ内は一体の歯車です ウォームは正規方式です
サクっと、考えられる事を列挙します。 （装置の詳細が分からないので、少し無責任に書きますぞ！） ・軸の平行度が出ていない ・樹脂製歯車特有の、抜き勾配の為、歯筋がせっている （向きをアベコベに組んで誤魔化した経験有り） ・軸の強度不足で撓んでいる（負荷が掛かるとってのが、怪しい） ・軸間距離 等、基本的な緒元の計算が、どこかで間違っている。 （歯車は標準品を、お使いですよね？ バックラッシュ等は、どう？） んなところでしょうか？ お心当たりはありますか？
補足
歯車の設計がまったくの初めなので （構造屋なので) ・軸の平行度が出ていない ＞うーん、測定していません。 ・樹脂製歯車特有の、抜き勾配の為、歯筋がせっている （向きをアベコベに組んで誤魔化した経験有り） ＞試作なので、切削品です。 ・軸の強度不足で撓んでいる（負荷が掛かるとってのが、怪しい） ＞うーん、しかし軸を抑えてみても音に変化が無いのですが・・・ ・軸間距離 等、基本的な緒元の計算が、どこかで間違っている。 （歯車は標準品を、お使いですよね？ バックラッシュ等は、どう？） ＞はずかしながら、計算はまともにしていません 標準品を参考に、切削品で試作しました。 標準品でサイズ、減速比を満足するものを見つけられなかったので。 そこらへんの基本が出来てないと、かなり騒音は拡大するのでしょうか？ 試作品の為、軸間距離は調整できるようにしたのですが・・・
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch06/ch06_02.html バイブルです バックラッシの適切化 小さくしすぎると、騒音がひどくなります やっぱ、適正化なんですね
お礼
バイブルありがとうございます。 歯車設計が、まったく初めてなので参考にさせてもらいます。
お礼
お忙しいところ計算していただきありがとうございます。 ＞それから終段に行くに従いモジュールを少しづつ大きくは ＞設計されないのでしょうかトルクが終段ほど大きくなります そういった歯車設計の常識を理解しないまま、設計、試作してしまい 今困っています。 これを機にいろいろ勉強したいと思います。