5. 이빨의 크기 단위

1. 모듈( Module, m ) : 메타법을 시용하는 나라

 

이의 크기를 나타내는 단위로 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이며 원주 피치를 원주율 π로 나눈 값과 같다.  
기어의 피치원 지름을 D(mm), 잇수를 Z, 원주피치를 p라 하면 다음과 같은 관계식이 이루어진다.

        기어의 원주 = π x 피치원지름 = 원주피치 x 기어 잇수
        πD = pZ p = πD / Z
        m = D / Z이므로
        p = πm   m = p / π이다.

피치원 지름이 일정할 경우 모듈이 클수록 이의 크기는 커지고 잇수는 작아진다.

모듈을 결정하는 방법에 있어서

1). 회전비, 축간거리등을 고려한다

2). 잇수가 너무적으면 가공시 언더컷이 발생되므로 참고로 한다

3). GEAR NOISE를 감안하여 맞물림률이 1.8 이상되게 한다

4). 열처리를 할경우 침탄깊이 등을 고려한다

5). 치 강도를 생각하여 모듈을 너무 작지않게 설계한다

6). 절삭공구를 생각하여 표준치로 설계한다

7). 가능하다면 정수를 피하고, 특히 상대치와 정수로 나누어 지지 않도록 한다

 

2. 직경피치(Diametral pitch, Dp) : 인치법을 시용하는 나라
인치계를 사용하는 나라에서는 이의 크기를 나타내기 위해 잇수를 피치원직경(inch)로 나눈 값을 사용한다.
다이아메트럴 피치는 1인치 안에 잇수가 몇 개인지를 표시하는 값이다.

        Dp =  Z / D

앞의 모듈을 나타내는 식에서 m = D / Z이므로 모듈과 다이아메트럴 피치는 서로 반비례한다.   
여기에 단위의 환산 값을 고려하면,m = 25.4 / Dp(mm)가 된다(1 inch = 25.4mm).
다이아메트럴 피치는 모듈과 반대로 값이 커질수록 이의 크기가 작아진다.

 

3. 기준 랙(Basic rack)

기어에 호환성을 주기 위해서는 이의 치형이 일정해야 한다.   
이를 위해서 원통형 기어의 피치원 직경을 무한대로 한 상태인 랙을 이용한다. 이것을 기준 랙이라 부른다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 전위

그림과 같이 기준 랙의 치면을 지닌 공구로 기어를 가공할 때 공구 모양을 바꾸지 않고 위치를 이동하여 절삭하는 방법을 전위절삭이라 한다.   이러한 전위절삭으로 가공된 기어를 전위 기어라 부른다.   
공구를 기어의 중심에 가깝게 이동하는 것을 마이너스전위(부전위), 기어 중심에서 멀리 이동하는 것을 플러스전위(정전위)라 한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 전위기어 사용목적

1) 

언더컷 ( undercut)를 방지하기 위해

 

인볼루트 곡선이 기초원의 안쪽에 존재하지 않아서 기어 이의 모양이 기초원 내부로까지 파고 들어가 있으면, 
기어가 맞물릴 때 인볼루트 곡선의 일부를 깍아먹는 현상이 발생한다.
이 현상을 언더컷 즉 절하라고 부르는데 이를 방지하기 위해 기어의 피치원의 위치를 임의로 이동시킨다.  
절하를 방지하기 위해서는 최소 잇수(Z_c)가 2 / sin2α₀보다 커야한다.   
절하를 방지하기 위한 전위계수는
        1 - 0.5 * Z * sin2α₀ ( Z_c〉Z )
잇수가 적을 경우는 전위계수에 주의해야 한다.

2) 기어 강도를 높이기 위해

기어 이의 두께를 넓히면 기어의 굽힘 강도가 증가한다. 따라서 기어 강도를 높일 필요가 있을 때 전위를 사용한다.

3) 기어의 중심거리 조정을 위해

기어의 중심거리가 일정하게 정해져 있을 경우, 기어의 잇수와 비틀림 각 만으로는 중심거리를 조정하기가 어려울
때가 있다. 즉 표준 기어로는 두 기어의 피치원이 서로 맞물리지 않을 때 전위를 주어 피치원의 크기를 조정한다.
전위계수는 전위를 사용하는 이유에 맞게 적절하게 주어야 한다. 대개는 절하를 방지하고자 할 때와 중심거리가
결정되었을 때와 미끄럼율과 강도 등을 고려하여야 할 때를 구분하여 전위계수를 배분한다. 전위계수는 기어 이의
모양에 많은 영향을 미치며 기어의 성능과 강도에도 영향을 주기 때문에 많은 주의를 기우려야 한다.