ギアラック

ギアラックは、動力と運動を回転運動から直線運動に変換します。 直線歯のギア ラックの場合、相手のピニオンは同じピッチ、同じ圧力角でなければなりません。 ギア ラックの歯が螺旋状の場合、ピニオンとギア ラックの両方のピッチ、圧力角、および螺旋角度は同じでなければなりません。 ただし、各コンポーネントのねじれ角の方向は逆でなければなりません。

ギアラックの歯はラックフライス盤を使用して切削されます。 ミリングヘッドはラックのセクションを加工し、ラックが完成するまで隣接するセクションに割り出します。 ラックの最大長は、フライス盤の長さによってのみ制限されます。 ギアラックは、スチール、真鍮、青銅、プラスチックなどのさまざまな材料から製造でき、用途に応じて、強度と耐久性の要件に基づいて硬化することができます。

ギア ラックの形状は、いくつかのパラメータによって定義されます。 理論的には、ギア ラックはピッチ直径が無限大の平歯車にすぎません。 計算は、歯が通常システムで作成されるか横システムで作成されるかによって異なります。

ギアラックを製造するために必要な最初の値はピッチです。 メートル法では、これはモジュールとして知られています。 モジュールの値が増加すると、ギアの歯のサイズが増加します。 英国の標準系では、はすば歯車のピッチは直径ピッチ (DP) として知られています。 これは、基準直径 1 インチの歯車にある歯の数を表します。

圧力角は、歯車の作用線とピッチ円の接線との間の角度です。 歯車の歯間の接触を決定し、歯車の耐荷重能力と効率に影響を与えます。 イギリスのシステムでは、はすば歯車の圧力角の値は通常 20 度または 14 度 30 分です。 メートル系はすば歯車の場合、圧力角は通常 20 度です。

ピニオンの歯の数は、用途に必要な速度比に基づいてエンドユーザーによって選択されます。 ピニオンの各回転は、ギア ラックに沿って特定の直線距離を移動します。 同じ距離を移動するには、歯数の少ないピニオンは大きなピニオンよりも速く回転する必要があります。

ギア ラックの歯の歯先は、ピッチ高さと歯の先端の間の直線距離です。 同様に、歯元はピッチ高さと歯根の間の直線距離です。 歯底と歯元の合計が歯の総高さを決定します。

バックラッシュの値はギアラックにとって重要です。 この値は、ピニオン ギアの歯とラック ギアの歯が接触していないときの歯間の距離を測定します。 ギアの歯が適切に噛み合い、潤滑剤がラックとピニオンの接触点に係合するには、最小限のバックラッシュが必要です。 ラックアンドピニオン システムは通常、位置決め用途に使用されるため、バックラッシュ誤差の蓄積が位置精度に大きな影響を与える可能性があります。 位置精度を維持するために、光学式エンコーダなどの追加機構がラックアンドピニオン システムに組み込まれています。

ギアラックの設計には、ピッチ高さ、モジュール、圧力角、歯先、歯元、バックラッシの決定が含まれます。 これらの要因は、必要な速度比、動力伝達要件、および機械システムの設計によって異なります。 ギアラックは垂直軸間でのみ動力を伝達します。 ピニオンが回転すると、歯が噛み合い、ピニオンからギア ラックにトルクが伝達されます。 ラックが固定され、ピニオンが時計回りに回転すると、ピニオンは右に移動します。 ピニオンが固定されており、時計回りに回転すると、ラックは左に平行移動します。 ラックに沿った移動距離は、ピニオンのピッチ円周に等しい。 通常のモジュールを使用する場合、この距離は端数になります。 モジュールの代わりに円形ピッチを使用すると、固定された平行移動を実現できます。 たとえば、歯数 30 のモジュール 3 ピニオンは 1 回転あたり 282.74 ミリメートル移動しますが、歯数 30 の CP10 ピニオンは 1 回転あたり正確に 300 ミリメートル移動します。 固定回転値を達成するもう 1 つの方法は、螺旋角 19 度 31' 41" の螺旋ラック アンド ピニオンを使用することです。この値はモジュールを円ピッチにも変換します。

ギアラックは、設計がシンプルで、操作が効率的で、コスト効率が高いため、機械システムで一般的に使用される要素です。 機械システムを扱う人にとって、ギア ラックの技術的定義と設計原則を理解することは不可欠です。