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기어 유형: 다양한 기계 기어에 대한 안내

스퍼, 베벨, 헬리컬, 랙 앤 피니언, 유성기어, 웜 등을 포함한 다양한 기계 기어에 대한 포괄적인 가이드를 살펴보세요.
하이탑 / 블로그 / <a href="https://hitopindustrial.com/ko/기어의-종류/" title="기어 유형: 다양한 기계 기어에 대한 안내">기어 유형: 다양한 기계 기어에 대한 안내

기어는 회전을 전달하는 데 사용됩니다. 기계의 축. 회전을 통해 모터의 속도를 제어합니다. 따라서 모터 속도를 높이거나 낮추는 데 사용할 수 있습니다. 기어는 시계, 자전거, 휠체어, 세탁기 등 일상용품에서 찾을 수 있습니다. 

기어는 원주에 톱니가 있는 금속 또는 고밀도 플라스틱 바퀴로 설계되었습니다. 이 치아는 도끼 메쉬에서 움직이거나 회전하여 모션을 만듭니다. 결과적으로 연결된 두 축이 모두 의도한 방향으로 이동합니다. 기어는 스퍼, 베벨, 기어 등 다양한 유형으로 제공됩니다. 웜기어. 다양한 종류의 장비에 대해 자세히 설명하겠습니다. 

기어의 중요성과 작동 방식

기어는 출력을 생성하기 위해 힘이 가해질 때 기계적 전달을 위해 작동합니다. 이는 기계의 토크와 속도가 변경되면서 발생합니다. 고부하 기계에는 기어가 추가되어 쉽게 움직일 수 있고 필요에 따라 속도를 줄일 수 있습니다.

또한 기어를 사용하여 모터 속도를 줄이거나 제어할 수도 있습니다. 따라서 기계를 정지시키는 데는 풀리 시스템보다 더 잘 작동합니다. 기어 톱니로 인해 제공되는 미세한 제어를 통해 모션을 비평행 축으로 전달할 수도 있습니다. 

기계적인 기능을 강조하는 산업용 기계 내의 복잡한 금속 기어 및 톱니 배열의 흑백 이미지

기어를 사용하면 더 많은 속도를 적용하여 속도를 높일 수 있습니다. 반면 반대 방향으로 힘을 덜 가하면 속도를 줄일 수 있습니다. 

기계의 토크를 높이려면 기어박스도 필수적입니다. 이렇게 하면 필요에 따라 동작 방향이 변경됩니다. 토크의 증가/감소는 회전축을 통해 구동 모터에서 피동 장치로 전달됩니다.

기어 시스템을 사용하면 많은 양의 힘을 생성하여 속도를 높일 수 있습니다. 기어 톱니의 시계 방향 및 시계 반대 방향 움직임에 따라 속도가 증가할지 감소할지가 결정됩니다. 톱니는 샤프트 위에서 부드럽게 움직여 한 축에서 다른 축으로 힘을 전달합니다. 게다가 기어의 유형과 크기도 힘에 영향을 미칩니다. 

기어의 다양한 부분 이해

다음 용어는 기어의 다양한 부분과 함께 작동하는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.

정밀 엔지니어링을 강조하는 황동 요소와 루비 보석 베어링이 있는 기계식 시계 기어의 상세한 클로즈업

중심선: 기어의 샤프트가 축의 중심을 통과합니다. 더욱이, 기어의 축은 교차하거나, 평행하지 않거나, 평행할 수 있습니다. 교차축이 있는 기어는 공통점을 통과합니다. 평행하지 않거나 교차하지 않는 기어는 서로 다른 평면에 축을 가지고 있습니다. 평행축은 서로 다른 방향으로 회전하며 어떤 지점에서도 교차하지 않습니다. 

트위스트 방향: 기어는 위치에 따라 오른 손잡이 또는 왼손잡이입니다. 이 방향은 스프링의 모양에 따라 달라집니다. 2개의 헬리컬 기어의 경우 톱니가 한쪽에서 같은 방향으로 움직입니다. 반면, 베벨 기어는 서로 반대되는 서로 다른 비틀림 방향을 가지고 있습니다. 

이: 기어의 톱니는 원형 또는 반원형의 원주에 톱니 모양의 돌출부가 있습니다. 그들은 튀어 나와 치아 메쉬 위에서 움직여 회전 운동을 전달합니다. 이상적으로는 치아 수는 정수여야 합니다. 

또한 기어 톱니와 톱니 메쉬의 프로파일이 동일해야 원활하게 움직이고 작동할 수 있습니다. 기어 속도는 입력 기어의 잇수를 출력 기어의 잇수로 나누어 계산합니다. 이 비율을 기어비라고도 합니다. 

피치 서클: 피치 원은 두 기어의 메시를 통과하는 접선으로 계산됩니다. 게다가, 두 개의 겹쳐진 기어의 둘레는 단일 단위로 작동하는 기어의 크기를 제공합니다. 

피치 직경: 기어의 작동 직경이며 피치원이라고도 합니다. 이는 기계의 두 기어 사이의 거리를 나타냅니다. 두 축 사이의 거리는 두 기어 피치 직경의 합을 2로 나눈 값입니다. 

직경 피치: 총 잇수와 피치 직경의 비율입니다. 

원형 피치: 원형 피치는 하나의 톱니 지점에서 인접한 톱니 지점까지의 거리를 사용하여 계산됩니다. 길이가 직선 길이가 아닌 호 형태이므로 피치원 길이를 제공합니다. 

기준 치수: 모듈은 밀리미터 단위의 치아 크기입니다. 피치 직경을 전체 톱니 수로 나누어 계산합니다. 안정적인 산업 적용을 보장하는 것은 항상 합리적인 숫자입니다.  

압력 각도: 피치 원 선의 반경과 톱니의 접선 사이의 각도가 압력각입니다. 기어에는 14.5도, 15도, 20도, 25도의 일부 표준 각도가 사용됩니다. 그 중 가장 많이 사용되는 것은 20도이다. 

큰 압력각은 넓은 디덴덤을 보여 높은 치아 강도를 보장합니다. 압력각은 힘의 분포와 치아의 접촉을 통해 계산됩니다. 따라서 두 기어는 메쉬에 동일한 압력각을 보장하도록 설계되어야 합니다.

기어 모양: 다양한 기어 모양에는 원형, 반원형, 삼각형, 사각형 및 타원형이 포함될 수 있습니다. 이러한 모양은 기계의 속도와 토크에 영향을 미칩니다. 원형이나 타원형과 같이 기어의 모양이 균일하면 속도와 토크가 동일합니다. 반면, 비균등 기어는 입력이 동일하더라도 톱니의 위치에 따라 속도와 토크가 달라질 수 있습니다.

비틀림 각도: 이는 기계의 원통형 축에 대한 톱니의 기울기입니다. 기어의 비틀림 각도가 증가함에 따라 추력 방향이 증가합니다. 이로 인해 기계의 효율성이 저하될 수 있습니다. 기계의 효율성과 추력을 관리하기 위해 일반적인 비틀림 각도는 25도입니다. 

다양한 유형의 기어

기계 설계의 팀워크와 발전을 상징하는 동기 부여 단어가 포함된 다양한 연동 기어

우리는 다양한 기어 유형의 목록을 작성했습니다.

기어 유형 주요 특징응용 
평기어원형 기어, 제조가 용이하고 가장 일반적임자동차, 감속기, 시계
베벨 기어원추형 기어와 교차축 서로 다른 모양이 연결되어 있고 전송 속도가 다릅니다.
헬리컬 기어단일/이중 헬리컬 기어, 저소음 및 마찰, 부드러운 전달컨베이어 벨트, 엘리베이터, 차량
랙 앤 피니언서로 다른 모양이 연결되어 있고 전송 속도가 다릅니다.인쇄 기계, 기계식 캐리어, 리프트
유성 기어박스동시에 전달을 발생시키는 태양 및 유성 기어로 무거운 하중에 적합 자동차, 항공기, 헬리콥터
웜기어비교차/비평행 축 구성의 기어, 높은 점진적 토크 압연기, 엔진 및 리프트
케이지 페그 기어수직 축의 회전 전달, 다방향 사용물레방아 
절단된 기어 기어의 톱니 감소제조기계, 감속기
비원형 기어서로 연결된 모양과 전송 속도가 다릅니다.펌프, 컨베이어 벨트, 전위차계

평기어

이는 가장 단순하고 가장 인기 있는 기어 유형입니다. 평행 샤프트 사이에서 동작을 전달합니다. 직선형 톱니로 인해 쉽게 제조할 수 있습니다. 3축 기계 레이저 절단기 같은 것이나 사출 성형.

평기어 2개를 사용하면 메쉬 위에 서로 인접하게 배치되어 반대 방향으로 회전 운동이 가능합니다. 스퍼 기어 그룹을 통한 동력 전달은 평행 샤프트에서 작동합니다. 이는 기어 펌프, 모터, 컨베이어 시스템 및 감속기에 일반적으로 사용됩니다.

베벨 기어

베벨 기어는 평행하지 않은 축 사이에서 동력을 전달합니다. 기울어진 톱니가 동일한 꼭지점에서 만나면 90도 각도의 마이터 기어를 형성합니다. 기울어진 톱니는 원뿔 모양의 피치 직경을 만듭니다. 

따라서 기어는 기어 뒤쪽과 기어 원뿔 끝 사이의 거리에 따라 구별됩니다. 두 개의 베벨 기어를 맞물리게 하려면 가상의 원뿔이 동일한 꼭지점까지 확장되어야 합니다. 이러한 기어는 복잡한 설계로 인해 형성하는 데 비용이 많이 듭니다. 게다가 큰 토크를 전달하기 때문에 항상 기계에 가장 먼저 선택되는 것은 아닙니다. 

베벨 기어의 종류

베벨 기어는 직선형, 나선형, 마이터형, 크라운형 등 다양한 디자인으로 제공됩니다. 직선 베벨은 단순한 디자인으로 인해 제조가 쉽습니다. 직선 베벨의 톱니는 동시에 작동합니다. 따라서 피치 표면이 원뿔 모양을 갖도록 톱니가 점차 가늘어집니다. 

스파이럴 기어에서는 좋은 접촉비를 유지하기 위해 톱니에 곡선이 있습니다. 직선 베벨 기어보다 더 효율적입니다. 게다가 높은 진동과 소음도 발생하지 않습니다. 

Zerol 베벨 기어는 직선 및 나선형 디자인 특징을 갖는 것으로 알려져 있습니다. 이는 Gleason Co.의 디자인 상표입니다. 이 기어는 톱니가 어떤 방향으로든 자유롭게 회전할 수 있도록 설계되었습니다. 비틀림 각도가 0이므로 이렇게 움직이는 것이 더 쉽습니다. 

또 다른 베벨 기어는 90도 샤프트를 갖춘 마이터로, 속도에 영향을 주지 않으면서 동력 변화를 전달할 수 있습니다. 마지막으로 크라운 기어/페이스 기어가 직각으로 설계되었습니다. 이는 인쇄기, 철도, 자동차, 발전소 및 해양 응용 분야에 사용됩니다.

헬리컬 기어 

각진 위치의 톱니를 갖춘 헬리컬 기어에는 평행하지 않은 경사 톱니 트레이스가 있습니다. 변속기의 톱니가 여러 개인 헬리컬 기어는 무거운 하중을 운반하는 데 적합합니다. 또한 변속 시 진동과 마찰이 최소화되어 소음이 적습니다. 

싱글, 더블, 헤링본 등 다양한 유형의 헬리컬 기어 중에서 선택할 수 있습니다. 단일 기어에는 왼쪽 또는 오른쪽 나선이 있습니다. 이중 기어에는 반대 방향으로 두 개의 동일한 나선형 면이 있습니다. 이중 기어를 사용하면 효율성이 높아지고 마찰이 낮아져 전달이 향상됩니다. 

또 다른 유형은 두 개의 기어가 간격 없이 결합되는 헤링본 기어입니다. 이는 기계의 충격 흡수에 좋습니다. 

랙 앤 피니언

이 기어 메커니즘은 선형 운동을 회전 운동으로 또는 그 반대로 변환합니다. 따라서 스티어링 시스템과 같은 애플리케이션에 이상적입니다. 두 개의 원형 기어와 쌍으로 존재합니다. 일반적으로 직선 또는 나선형 기어가 랙 앤 피니언 기어를 구성합니다. 

랙 및 피니언 기어는 피니언/스퍼 기어 및 톱니 레일과 함께 작동하여 이동을 유발합니다. 기어 회전으로 이어지는 지속적인 슬라이딩 동작이 있습니다. 이는 자동차의 조향 시스템에 사용됩니다.

유성 기어박스

이름에서 알 수 있듯이 유성 기어박스에는 태양과 행성이라는 내부 기어가 있습니다. 태양은 기어박스 중앙에 있고 다른 행성을 회전시킵니다. 이 움직임으로 인해 대형 내부 기어가 움직이고 기계가 움직이게 됩니다. 

모든 기어가 원활하게 움직이려면 적절한 윤활이 필요합니다. 유성 기어박스는 큰 힘 요구 사항에 충분히 효율적입니다. 공간이 제한된 경우 대형 기어를 줄이는 데도 도움이 될 수 있습니다. 

웜기어

웜 기어는 웜이라고 하는 샤프트의 나사와 웜휠이라고 하는 짝을 이루는 기어에 의해 구동됩니다. 기어는 웜에 수직인 다른 평면에서 회전합니다. 웜이 회전할 때마다 기어가 하나의 톱니를 회전하게 됩니다. 

이는 여기서 기어비가 N:1임을 의미합니다. N은 기어의 톱니 수입니다. 웜 기어는 속도 효율성이 떨어지는 경향이 있지만 시스템의 토크를 점차적으로 증가시킬 수 있습니다. 

슬라이딩 접점이 있는 교차하지 않는 변속기가 있습니다. 마찰이 적어 움직임이 부드럽습니다. 그래서 이 기어는 시끄럽지 않습니다. 주목해야 할 또 다른 설계 요소는 웜 기어가 일반적인 원형 설계 대신 선형이라는 것입니다. 

케이지 페그 기어

케이지 페그 기어는 일반적으로 나무 재료와 다월로 제작됩니다. 금속 제품보다 만들기가 더 쉽고 저렴합니다. 이러한 기어는 힘을 수직 축으로 전달하므로 속도가 많이 나오지 않습니다. 케이지는 다월과 톱니가 있는 웜 기어와 같이 다른 기어처럼 작동할 수 있습니다. 

이 기어의 페그는 작은 디스크에 연결된 톱니 역할을 합니다. 이 페그는 다른 장비의 다른 페그와 연결되어 하나의 단위로 작동합니다. 케이지 및 페그 기어의 한 가지 이점은 페그가 양방향으로 움직일 때 양쪽 끝에서 작동할 수 있다는 것입니다. 

절단된 기어 

일부 기계 설계에서는 톱니가 피치 원 주위로 완전히 확장되지 않는 절단된 기어가 필요할 수 있습니다. 완전한 360도 회전이 이루어지지 않으면 톱니 수가 적은 절단 기어를 추가할 수 있습니다. 

이는 기계가 지속적으로 움직일 필요가 없을 때 이상적입니다. 기어의 한 쪽에 톱니가 있고 다른 쪽에 비어 있는 면이 있으면 운동 펄스가 발생하여 샤프트가 일정한 간격으로 작동하게 됩니다.

비원형 기어

비원형 기어의 흥미로운 점은 흥미로운 모양입니다. 직경은 모든 영역에서 동일하지 않습니다. 따라서 회전할 때 기어의 모양이 바뀌고 항상 다른 회전 속도가 발생합니다. 이는 거의 사용되지 않지만 두 축에 비원형 기어가 필요한 고유한 기계 기능에 추가될 수 있습니다. 

기어 설계 고려 사항

기어를 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 필수 사항은 다음과 같습니다. 

치수

기계의 크기는 기어에 사용할 수 있는 공간을 결정하는 요소입니다. 여러 기어, 톱니 및 샤프트를 수용할 수 있는 공간을 염두에 두십시오. 또한, 기어는 피치원 주위로 움직일 수 있어야 합니다. 

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크기 제한이 있는 경우 더 작은 기어나 비원형 기어를 사용할 수 있습니다. 또 다른 옵션은 절단된 기어를 사용하는 것입니다. 제조재료의 압력각, 피치, 인장강도에 주의한다.

설계 요구 사항에는 제조에 대한 국제 및 국내 설계 표준을 따르는 것도 포함됩니다. 예를 들어 안전한 설계 및 제조를 보장하기 위해 American Gear Manufacturing Standards를 따를 수 있습니다. 이러한 프로토콜은 지리적 위치에 따라 달라질 수 있으며 미국, 독일, 일본에서는 다를 수 있습니다.  

운영 조건

온도, 기상 조건, 습도 등의 환경 조건이 기어에 영향을 미칠 수 있습니다. 혹독한 기상 조건으로 인해 톱니와 기어 사이의 윤활 및 마찰이 줄어들 수 있습니다. 따라서 마지막에 재료에 마무리 손질과 표면 처리를 추가할 때 이러한 사항을 고려하십시오. 

제조원가

기어 제조 비용을 고려하십시오. 등의 과정에 따라 달라질 수 있습니다. CAD 설계, CNC 선반 가공g 또는 사출 성형. 제조 공정이 규제 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. 올바른 견적을 얻으려면 원재료 비용과 마무리 작업 비용을 포함하세요. 

맞춤형 장비 디자인의 가격은 더 높을 것입니다. 제조 회사와 파트너십을 맺고 있는 경우 맞춤형 디자인의 경우에도 대량 주문 견적을 요청하세요. 

모션 전송

기어 톱니의 움직임은 설계 구성요소에서 고려되어야 합니다. 기어 변속기에는 다양한 축에 적용되는 토크, 마찰 및 힘이 포함됩니다. 나선형 및 비원형 기어와 같은 다양한 모양의 기어는 시스템 속도의 방향과 영향에 영향을 미칩니다. 

마무리

이제 일반적인 기어 유형에 대해 모두 알게 되었습니다. 가장 일반적으로 사용되는 유형은 스퍼 기어와 베벨 기어입니다. 자동차, 컨베이어 벨트, 시계 등에 사용됩니다. 랙 앤 피니언, 유성 기어박스와 같은 일부 기어는 효율적입니다. 따라서 중장비에 사용됩니다. 

시스템에 가장 적합한 기어는 기능과 재질을 고려하여 결정될 수 있습니다. CAD 설계가 완료되면 CNC 제조 공정을 통해 정밀도가 보장됩니다. 파트너가 되어보세요  하이탑 산업디자인 그리고 CNC 전문가 고품질의 장비를 생산합니다.

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