기어(gear)

물림률(contact ratio)

오만팔천 2010. 10. 7. 16:38

위 그림에서 붉은색의 화살표가 움직이면서 가리키는 곳은 기어가 물려서 회전 할 때 접촉 되는 점입니다. 이점은 접촉선 위에 있으며 접촉선은 기초원과 기초원을 잇는 접선입니다. 예를 들어 접촉점이 두 군데일 때가 60%를 차지하고 접촉점이 한군데 일 때가 40%를 차지한다면 물림률은 1.6이 됩니다. 위 그림을 단순화해서 그린 그림이 아래 그림입니다.


이끝원을 벗어난 곳에서는 접촉이 없으므로 위의 굵은 빨간색 부분이 접촉이 이루어지는 모든 점들의 집합입니다. 이 접촉선의 길이는 기초원의 호의 길이와 같기 때문에 접촉선을 기초원피치로 나누면 물림률이 됩니다.(기초원 위를 미끄러짐 없이 구르는 직선이 접촉선이며 이는 인벌류트 곡선의 정의입니다.) 좌측과 우측의 직각 삼각형을 이용해서 물림률을 구할 수 있습니다.




e: 물림률, m: 모듈, Do1, Do2: 이 끝원 지름, Db1, Db2: 기초원 지름, Ls: 기어 중심간 거리, α0: 압력각, π: 원주율


인벌류트 기어의 치형 작도를 위한 수치해석에 나온 기호들로 물림률을 표현하면 아래와 같습니다.


e: 물림률, m: 모듈, Z1Z2: 잇수, X1X2: 전위계수, A1A2: 어덴덤 계수, E1E2: 이 끝 모깎기 계수

Ls: 기어 중심간 거리, α0: 압력각, π: 원주율


이상적인 물림률: 접촉점의 수가 변하는 순간 회전력에 충격이 가해져 진동과 소음이 발생합니다. 또한 접촉이 시작 되거나 끝나는 부분이 이 끝부분 이므로 이 끝이 날카롭지 않는 것이 좋습니다. 물림률이 정확히 2가 되면 좋겠지만  현실적으로 구현하기 어려워 이 문제가 크게 부각 되면 헬리컬 기어를 많이 사용합니다. 압력각이 작고 이 수가 많으면 물림률이 커지고 압력각 20도에서는 물림률 2가 될 수 없으며 압력각 14.5도 일 때 이 수 70개 부분에서 물림률 2가 됩니다.