歯車とトルク変動

質問

歯車での駆動を伝達した場合のトルク変動の考え方、計算方法がわかりません。

教えてください。
1．どのようなメカニズムでトルクが変動するのでしょうか。
2．ギアと軸の形状図があれば計算できますか。
　　また、目安となるものがあるのでしょうか。

回答No.6

noname#230359

>歯車での駆動を伝達した場合のトルク変動
2.でギヤと軸の形状図、トルクリップルの何が問題なのか分りませんが、歯車伝達機構として申し上げます。
インボリュート歯車としてAさせていただきます。QのAになっているか？ですが、ハスバ歯車に若干関係した者のコメントです。
下記URLを見つけました。その図14を設計の良し悪しの判定基準としていました。
http://www.pml.mech.kit.ac.jp/kges/paper/paper01.html
　トルク変動の測定は、歪ゲージ＋リングゲージのトルク変換機で、流体機械のトルク測定をしていました。
トルクは、駆動側、被駆動側、総ての影響を受けます。インボリュート歯車は、基礎円の接線に荷重が作用しますので、基本的にはトルク変動のない伝達機構です。変動は、かみ合い部の接触半径の変化、歯先、歯元厚みの変化により歯のたわみが変化することによります。ハウジングも含めた各種誤差補正（穴、軸、隙間の加工、組み立て誤差）のための歯のクラウニングや歯形修正で、インボリュート歯形ではなくなります。歯のたわみも歯先と歯元では異なります。これらの構造、機構的問題は、ハスバ、小モジュール化でかみ合い歯数の増加を計ろうとしますと、曲げ強度不足となります。最適値を求めるのが設計です。鉄製歯車といえ、荷重が作用すれば変形します。ベアリングでは”ころ軸受の対数クラウニングとその最適化手法”が実施されています。ギヤでもハウジングの公差も含め最適クラウニングや歯形修正、モジュール、歯幅、温度、粘度等総ての因子を絡めた最適設計ができれば、静かで高効率な歯車装置が安価に設計製作出来たら？。　さて”GT-R"という国産車のミッションはいかにして設計製造されているのだろう？人間ってすごい。この車は某会社の技術の結晶か？培われ技術が一般車等にどのように波及されたか知る由もないが、成果主義で技術開発がなおざりにされないことを祈ります。人生は１度きりです。どうぞ悔いのない人生とご健康を祈念いたします。誤字脱字はご勘弁ください。ご参考になれば幸いです。退職老人より

回答No.5

noname#230359

力×速度＝運動量が一定。
速度＝距離÷時間。
回転物は、力に相当するのがトルクで、速度に相当するのが回転数。
運動量が一定＝トルク×回転数なので、回転数の増減にトルクは反比例する。
周速度が一定で回転数が変化する、回転数が一定で周速度が変化するの見極めと計算処理ができれば対応ができます。
回転数が一定で周速度が下がる（同じ軸上で径が小さく）場合には、トルクが大きくなる。
これは、バットのヘッドとグリップを各々が握って廻す場合、ヘッド（径が大きい方）が有利。
ヘッド側に加えた力と釣り合うグリップ側の力は、ヘッド側に加えた力より大きいからです。
正確には、摩擦係数が同じなら、（ヘッド側径÷グリップ側径）だけ力が大きくなります。
周速度が一定で回転数が変化するは、原則2軸の歯車構成。
回転数が一定で周速度が変化するは、原則1軸の歯車構成。
以上で、確認ができます。

お礼

ご説明有難うございました

回答No.4

noname#230359

歯車動力伝達に伴い、原理的に起こるトルクリップルのこと言ってる？

伝達トルク一定の時計用歯車の研究
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe1933/30/352/30_352_385/_pdf

お礼

ご説明有難うございます。

トルクリップルのことを考えていました。
みなさん、どのような計算を行われているのか。

みなさんのご説明を確認しますと、細かく考えすぎていたようです。

回答No.3

noname#230359

一般的には↓urlにあるように、伝達馬力が決まっているとした場合においては歯車を介して減速して回転数が減少すればトルクは比例して増加する訳なのです
簡単に言うと・・・↓↓url　恐らく、こういうことを聞きたいのかなぁ～？？

参考URL：

http://keisan.casio.jp/exec/user/1471219274 http://www.washimo-web.jp/Technology/Statics/No10/Statics10.htm

お礼

ご説明、有難うございます。

URL確認します。

回答No.2

noname#230359

回答(1)さんの内容に加えて、
負荷（従動側）にはイナーシャがありますから、回転速度にむらがあれば
伝達するトルクに変動が生じる原因になります。

原動側の回転速度が一定であって、歯車の歯形が理想的（インボリュート）で、噛み合わせが理想的であれば、従動側の回転速度にむらは生じません。

しかし現実には、歯車の歯形には理想的な形状からずれがあり、噛み合わせ
も理想的な状態からのずれがありますので、従動側の回転速度にむらが生じ
伝達するトルクに変動が生じる原因になります。

長期間使用して、摩耗が進行すれば、歯形及び噛み合わせともに理想状態
からずれていきますので、トルク変動が大きくなる可能性があります。

細かいこと言えば、歯車の歯面に伝達力が加われば、無負荷状態では理想
歯形であっても、力によって（弾性）変形して従動側の回転速度にむらが
生じる原因になります。

お礼

回答有難うございます。

かみ合わせのずれ、ギアのガタなど、どのように計算すべきか考えていました。

細かいことを考えすぎていなようです。

もう一度、よく考えます。

回答No.1

noname#230359

何のトルク変動？
負荷は何でしょう？
http://cyclo.shi.co.jp/apps/power-calculation/
http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/selection/
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/ex/select/sizing/capa/index.html

トルクは負荷が有って初めて発生します、無負荷ではトルクは有りません

まさかの負荷無しのギア単体？　＜基本的にトルク変動は存在しません
トルク変動どころかトルク自体が存在しません　＜ゼロ固定です
厳密には効率とか摩擦損失とか空力損失とかで発生するトルクは存在するけど　＜無負荷トルク

＞1．どのようなメカニズムでトルクが変動するのでしょうか。

トルク変動＝負荷変動です
↑のリンク先でのコンベアの事例ではコンベアに載ってるワーク質量とコンベア速度で決まります
ワークを追加したり減らしたら　それがトルク変動です

＞2．ギアと軸の形状図があれば計算できますか。
ギア単体でのトルク変動は存在しません
あるのはギア効率か損失です

お礼

回答有難うございます。

トルクを固定させ、ギアでトルク伝達された部分のトルクはどのような計算で求められるかを考えていました。