기어-총평 Overview
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서로 맞물려 있는 두 개의 기어는 일정하게 서로 같은 속도로 가동해야 한다. 그렇지 않으면 둘 중의 하나는 다른 나머지의 기어보다 속도가 더 빠르거나 또는 더 느리거나 하므로 이러한 가속력과 연관된 부하(Load)는 주파수의 자승에 관성을 곱한 값과 비례하고 높은 진동과 조기결함을 초래하게 된다. 기어의 디자인관련 용어를 살펴보면 다음과 같다.
기어관련 정리
두 개의 기어가 맞물릴 때 각 기어의 치(teeth)는 같은 접선(common tangent)으로 접촉하고 두 맞물림 기어의 표면에 같은 접촉포인트에서 부딪힌다. 만약 이 접선이 두 기어의 중심사이에 그어진다면 접선의 법선(normal)이 기어중심간 선분과 서로 만나는 점(P)를 ‘pitch point’라고 한다.(the normal to the common tangent intersects the center to center line at point P)
일정한 속도비를 유지하기 위해서 접선의 법선이 이루는 기어간 접촉점은 반드시 pitch point를 통과해야 한다.(the normal to the common tangent at the point of gear tooth contact must always pass through the pitch point) 그리고 피치포인트는 두 기어의 중심선상위에 놓여야 한다. 이러한 상태를 ‘conjugacy’라고 한다. 접선의 법선과 피치포인트를 통과하는 기어간 중심선의 수직선과의 각도를 ‘pressure angel’이라고 한다. 각 기어이에서 피치포인트는 기어의 중심과 같은 거리에 있다. 피치포인트를 서로 연결한 원을 ‘pitch circle’이라고 한다. 이 것은 기어를 정의하는데 사용되는 아주 중요한 용어가 된다.
Conjugacy를 위한 두 상태가 만나는 형태의 무한수(infinite number)가 있는데 대부분 현대 기어의 설계조건에는 충족되지 않는다. 따라서 일반적인 형태의 설계인 ‘involute’로 제작되는데 이 인볼류트 설계는 원의 circumference 로부터 unwound되었으므로 당겨진 선의 끝에 곡면궤적을 나타내고 있는 형상이다.(curve traced by the end of a tight string as it is unwound from the circumference of a circle)
기어박스에 내장되는 가장 대표적인 기어의 형태는 spur, Helical, Crossed helical, worm, bevel로 구분할 수 있다.
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키워드
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기어진동, GMF, 기어주파수, 기어결함
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