機械設計

歯車!インボリュート曲線、サイクロイド曲線の違いと特徴

こんにちは あっくんです(‘ω’)ノ

今回はインボリュート曲線、サイクロイド曲線って何ぞや!?という方のために違いや特徴について書いていきます!
歯車の勉強をしてて、インボリュート曲線、サイクロイド曲線という聞きなれないフレーズが出てきて嫌になる方が多数いるかと思います!
そんな方の為に分かりやすく嚙み砕いて説明していきます(^^)/
この記事を読み終わった時には挨拶感覚でインボリュート曲線、サイクロイド曲線と言っているはずです!!

歯車なのに曲線ってどういうこと?

まず一番最初に出てくる疑問は歯車と曲線の関係性だと思います。

そもそも歯車とは回転し歯の嚙み合わせで動力を伝達する部品です!
では歯を噛み合わせるには歯形はどういう形であるべきでしょうか??

もし、歯先の形状が四角で直角だった場合どうなるか考えてみると恐らく下図のようになります。

大半は四角の直角部分一点で回す形になってしまい、すぐ破損しそうな雰囲気です。
(図が雑ですみません……)(;^_^A

ということは歯を噛み合わせる為には、歯の形が曲線形状でなければいけないのです!!

そこで出てくるのが、インボリュート曲線とサイクロイド曲線なのです!

インボリュート曲線、サイクロイド曲線の形状の違い

インボリュート曲線

まずは、一般的によく目にするインボリュート曲線の歯の形状です

インボリュート曲線とは、円の周りに糸を巻き付けて張力を与えながら糸をほどいていくときに、
糸の一点が描く曲線の軌跡のことです!(下図の赤線のイメージ)

インボリュート曲線の歯形は下図のような一般的な歯車の形になります!!

相変わらず雑な絵ですみません…、Excelで頑張って書いているので温かい目でお願い致しますm(__)m

まあ図よりも写真の方が分かりやすいと思いますので、
身近にある部品で例えると自転車のギアが該当すると思います!

これはこれでギアの汚れが目立つ…

サイクロイド曲線

続いてサイクロイド曲線の歯の形状です。

サイクロイド曲線とは、直線状を円が転がるとき円の一点が描く軌跡のことです(下図の赤線)

一般的にはあんまり見ない形状をしています( ゚Д゚)
形状は下図のような歯形が長いようなイメージになります!

形状的に加工が難しいことから、基本的にはインボリュート曲線の歯車が一般的に使用されますが
時計や計器等の精密部品にはサイクロイド曲線が使用されるようです。

写真で例えるとこんな感じです!

インボリュート曲線、サイクロイド曲線 それぞれの特徴

インボリュート曲線

インボリュート曲線の特徴はこんな感じになります!

・形状がシンプルなので加工が簡単で低価格。一般的に使用される。
・摩耗により二つの歯車の中心距離が多少変化しても一定の速度比が得られる
・歯先と歯底(歯底は歯車の歯の形状の下側になります)付近では滑りが大きいため摩耗しやすい

サイクロイド曲線

インボリュート曲線の特徴はこんな感じになります!

・歯元にくびれがある為、強度が劣る(機械設計技術者試験の内容を参考)
・時計や計器等の精密な装置に使用される
・インボリュート曲線に比べて摩擦が少ない為、抵抗が少ない

まとめ

いかがでしたでしょうか?
インボリュート曲線、サイクロイド曲線と分かりづらい名称がついていますが、
結局は歯の形状だと思っていればいいかと思います( ゚Д゚)

特徴については、機械設計技術者試験3級で実際に試験問題で出ている内容も含まれています!
機械設計技術者試験3級の取得を目指している方は覚えておいて損はない内容になっています!!

最後までありがとうございましたm(__)m

ABOUT ME
あっくん
サラリーマン 筋トレ、釣り、酒、漫画、都市伝説が好きです。 私の経験を発信していきます

COMMENT

メールアドレスが公開されることはありません。