歯車の基礎知識平歯車（スパーギヤ）

歯車の基礎知識
KHK歯車のABCを参考に作成
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平歯車（スパーギヤ）
歯スジが軸と平行な円筒歯車。
製作が容易で一番よく使われる
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1
はすば歯車（ヘリカルギヤ）
歯すじをつる巻き状にした歯車。
平歯車と比べて，歯のかみ合いが滑らか
騒音が少ない
軸方向にスラスト荷重が生じる。
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やまば歯車（ダブルヘリカル）
はすば歯車で発生すスラスト力を打ち消すために
はすば歯車を２枚組み合わせた歯車。
通常回転方向を山より噛み合いに入るようにします。
正逆転の場合は、中央に油の逃げ溝をつけます
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2
内歯車（インターナルギヤ）
遊星歯車機構
円筒の内側に歯を取り付けた歯車。
2軸の中心距離を短くしたい場合などに用いる。
遊星歯車機構は，小型で大きな減速比が得られる。
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ラックとピニオン
電動スライダ
オリエンタルモータ
直線状に歯を取り付けたもの。
平歯車（ピニオンギヤ）と組み合わせて使われる。
回転運動を直線運動に変換する場合などに使われる。
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3
かさ歯車（ベベルギヤ）
すぐはかさ歯車
曲がりばかさ歯車
円すい状の面に歯を取り付けた歯車。
主に直交した2軸の間の動力伝達に使われる
曲がりばかさ歯車は、高速回転・低騒音
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ギヤボックス
曲がりばかさ歯車を組み込んである減速機（椿本製）
速比が１：１のかさ歯車をマイターといいます
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4
ねじ歯車（スパイラルギヤ）
２軸が平行でなく、交わらない
噛み合いのすべりが大きいので低荷重用
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ウオーム歯車
ウォーム
ウォームホイール
大きな減速比を得られる。
ウォームホイール側からは回転が出来ない（逆転防止可能）。
摩擦損失が大きいが滑らかな回転をする
適切な潤滑が必要である。
ウォームには，軸方向の大きなスラスト荷重が生じる。
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5
非円形ギヤ
楕円歯車とも言われ１回転の中で速度が変わる。
回転変動により慣性力が掛かるが、一回転中に
速度の速い部分と遅い部分が出来るので、組合せに
よっては、有益な機構が可能です。
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歯車加工方法（ホブ切り）
ホブカッター
ホブカッターで切削加工
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研削盤（ﾗｲｻﾌｧｰ製）
砥石
歯車形状の砥石で研削加工
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研削盤（ﾏｰｸﾞ製）
インボリュート形状で歯車が動いて研削。
歯面がうろこ状で高周波音が出にくい
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歯車の基本用語
１．モジュール・・・歯の大きさを表し記号はｍ
基準ピッチ円直径（PCD）
ｍ＝
歯数（Ｚ）
Ｐ（円ピッチ）＝ｍ×兀
DP（ﾀﾞｲﾔﾒﾄﾗﾙﾋﾟｯﾁ）＝ｍ×25.4 （海外）
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２．圧力角・・・歯の傾きで記号は α
標準は２０°
円ピッチ
歯先
その他１４．５°があるが歯の強度が
弱いのであまり使用されてない
歯底
３．歯数・・・歯車の歯の数で記号は Z
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２
３
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４．歯たけ記号は h
歯末のたけ（ha）＝m
歯元のたけ（hf）＝1.25m
歯先と歯元が当たらない様に歯元の
高さが、歯末より高くなっています
５．歯厚記号は S
兀m
歯厚（s）＝
歯厚はピッチの半分から
バックラッシュを引いたもの
２
６．歯車のピッチ円直径（PCD）記号ｄ
基準円直径 ( d ＝ z m )
歯先円直径（ da ＝ d + 2m ）
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歯厚の測定①
歯厚はバックラッシュを決める重要な寸法です
弦歯厚法
歯型キャリパー
ノギスを２個組合してある
歯末の寸法haを設定して歯厚Sを測定します。
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正確に歯厚を計測できないため、特殊なとき以外は使用されません
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歯厚の測定②
またぎ歯厚法
歯厚マイクロメータ
歯厚マイクロメータにより数枚の歯をはさんで
歯厚マイクロメータで歯厚Sを測定します
一般にまたぎ歯厚を計測します。
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歯厚の測定③
オーバーピン法
歯溝に、ピン又はボールを入れて
外側の寸法を測定します。
ハスバ歯車などでまたぎ歯厚を
測定できないときに使用します。
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７．頂げき（c）
歯先と歯元のすきま
c＝1.25m－1.00m＝0.25m
８．中心距離
噛み合う歯車のピッチ円径を足して２で割った寸法
中心距離
（ d1 + d2 ）
中心距離（a）＝
２
d1
d2
９．バックラッシュ
歯と歯の円周方向のすきま
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バックラッシはなぜ必要か！
バックラッシュの目的
・熱膨張
・取り付け誤差の吸収
・運転中のたわみによる誤差吸収
・油膜の形成
小さすぎると，潤滑が不十分になりやすく，歯面同士の摩擦が大きくなる。
大きすぎると，歯のかみ合いが悪くなり，歯車が破損しやすくなる。
バックラッシュ量
0.03～0.05M ・・・通常歯厚の２倍
中心距離とバックラッシュの関係
Ｊｒ＝Ｊｔ／２tanα・・・・中心距離が変化の70％が
バックラッシュとして影響します
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１０．はすば歯車のモジュール
１）軸直角基準・・・正面モジュール（ mt ）
２）歯直角基準・・・歯直角モジュール（ mn ）
の２種類があります。歯切り時の工具は、平歯車もはすば歯車も
共通で使用するため、歯直角モジールが整数となり、軸直角モ
ジュールは歯直角モジュールより大きく小数点がついています
軸直角・歯直角ﾓｼﾞｭｰﾙの関係
mn
mt =
cosβ
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１１．噛み合い率
abの長さを噛み合い長さといいます
この噛み合い長さの間に歯が何枚
有るかを表したのが噛み合い率です
滑らかな回転をするためには、噛み
合い率が１．４以上必要です
噛み合い率＝
噛み合い長さ
法線ピッチ
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インボリュート歯型
インボリュート歯型とは
基礎円筒に糸を巻きつけて引きほどいていったときに糸の先端が
描く曲線････この曲線が歯型の形です
特長
工具が作りやすい
中心距離が多少変化してもOK
工具が兼用できる
基礎円：インボリュート曲線の
基礎となる円
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インボリュート歯車の製作
一対のインボリュート歯車を作図して製作して
歯面の動きを観察しよう。
１．接触点の動き
２．歯面の動きは
転がり接触
滑り接触
がわかります
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１．直径Φ100程度の筒（基礎円）に糸を巻いて、
インボリュートカーブを両方向から描きます。（赤線）
２．この形状のものを２個製作します。
３．基礎円を２個描き、基礎円の接線を引きます。
４．基礎円の中心に製作した左図の歯車を回転
できるようにします。
５．歯車を回転すると、この接線上を歯車の接触点が
動くのが判ると同時に、歯車は滑り摩擦だと言う
ことが判ります。
圧力角
実物
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サイクロイド曲線
円が直線上を滑らないで転がるとき、その円周上の定点が描く
軌跡を「サイクロイド」という
中心距離が正確でないと円滑に回らないが、歯面のすべりが小さ
いので損失がすくない。
時計など高精度のものに使用されています。
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歯車の単体精度
歯車の精度
１．歯形（インボリュート曲線）・・・歯形誤差
２．歯面の歯すじ・・・・・・・・・・・・・歯すじ誤差
３．歯・歯溝の位置
・割り出し精度・・・・・・・・・・・・単一ピッチ誤差
・・・・・・・・・・・・累積ピッチ誤差
・半径方向の位置・・・・・・・・・歯溝の振れ
オーバーピン
単一ピッチ
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歯車の組立精度
１．バックラッシュ
歯面に直角に2箇所取付け
２．歯溝の振れ
歯と歯のスキマを計ります。
スキミ・ヒューズで方法もある
（歯の同芯度）
３．側面振れ
（端面の振れ）
４．歯当たり
ｵｰﾊﾞｰﾋﾟﾝ
５．異音（打ちキズ）
歯面に傷があると運転中に異音がでます
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ウオームの歯当たり
回転方向
回転方向
入口側に当りがある
と油が入りません
油入口側
出口側
歯すじ方向歯当たりの中心が、多少
出口側によっていて入口側には油膜
形成に必要な入口すき間をつける
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かさ歯車の歯当たり
理想的な歯当たりは、歯幅中央小端寄りです。
かさ歯車においては、負荷が大きくなるにしたが
この歯当たりは歯幅中央へ移動していきます。
かさ歯車使用時の全負荷がかかったときに、
歯当たりが歯幅中央にくるのが理想的です
小原歯車HP
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歯車箱のオフセット
歯車箱のオフセット
誤差による歯当たり
歯車箱の軸角度誤差に
よる歯当たり
小原歯車HP
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４．かさ歯車組立上の注意
①かさ歯車の組立順序は、まず小歯車（ピニオンギア）を正しい位置に取付け、次に
規定のバックラッシュの位置に大歯車（ベベルギア）を取り付ける
②一般的には、バックラッシ調整は、大歯車を出入りさせる事で調整し、歯当り調整は
小歯車を出入りさせることで調整する
③傘歯車の取付位置と歯当りの関係は、下図のようになります
(a)
中心
(b)
小歯車が外へ移動している場合
（正しい）
G=大歯車（ベベルギア）
(c)
小歯車が内へ移動している場合
P=小歯車（ピニオンギア）
(d)
小歯車が下へ移動している場合
(e)
小歯車が上へ0移動している場合
(f)
小歯車が下へと内へ移動している場合
(g)
小歯車上へ0.038mmと外へ0.038mm移動
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曲がり歯かさ歯車の組立
歯当りとバックラッシュを同時に調整していきます
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基準歯形
歯形修正（歯当たり改善）
修正歯形
歯型修正
クラウニング
エンドレリーフ
歯に力が加わり、歯がたわんでも、相手の歯
に干渉するのを避けられますから、騒音の低
下・寿命の延長などに効果
歯すじ方向に適当なふくらみをつける加工を
して、歯当たりが歯の中央になるようにします
クラウニングの簡易方法で、歯幅両端部
だけを逃がす方法
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歯車の材料
代表的な歯車の材料
１．S45C（機械構造用炭素鋼）
２．SCM440（クロムモリブデン鋼）
３．SCM415（クロムモリブデン鋼）・・・浸炭
４．SUS303（ステンレススチィール）
５．銅合金（リン青銅、アルミ青銅）・・・ｳｵｰﾑﾎｲｰﾙ
硬い材料と組合わせ滑りによるかじり・焼きつき防止
６．FCD（ﾀﾞｸﾀｲﾙ鋳鉄）・・・吸振性がある
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歯車の熱処理
歯面の硬度を上げて耐久性を上げる処理
１．焼入れ焼き戻し
２．高周波焼入れ・・・電磁誘導で表面を加熱後急冷
３．浸炭焼入れ・・・低炭素鋼の表面に炭素を浸透後焼入れ
４．窒化・・・・・・・・・表面に硬い窒素化合物（FeN）を作る
５．タフトライド（軟窒化）
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ナイロン歯車
１．特徴（ＭＣナイロン）
１）錆びない
２）低速の場合自己潤滑性があり無給油で使える
３）騒音が少ない
２．使用上の注意事項
温度上昇・吸湿による変形が大きい
線膨張係数
鉄
：1.2×10－５／℃
MCナイロン：9×10－５／℃
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速度伝達比
Z＝２４枚
Z=１２枚
駆動歯車
被動歯車
駆動動歯車の歯数
１２
＝
被動歯車の歯数動
駆動歯車の回転数
＝
２４
駆動歯車の回転数
回転数は歯数の逆比となります
40
20
ウオームの速度比
ウオームホイール
ウオーム
歯数２５枚
条数：１
ウオームの条数が１の場合の減速比は
１
２５
条数が２の場合の減速比は
２
２５
41
21

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