歯車モジュール計算機
モジュールまたはピッチ円直径から平歯車形状を計算. ISO 21771およびAGMA 913-B03に基づくインボリュート平歯車形状計算。ピッチ円直径、歯末/歯元のたけ(1.0m/1.25m)、歯車対の中心距離を含みます。
ISO 21771およびAGMA 913-B03に基づくインボリュート平歯車形状計算。ピッチ円直径、歯末/歯元のたけ(1.0m/1.25m)、歯車対の中心距離を含みます。
ギヤモジュールはギヤ形状をどのように定義しますか?
モジュール(m)はメートル系歯車設計の基本パラメータで、ピッチ円直径を歯数で割った値として定義されます。インチ系で使用されるダイヤメトラルピッチの逆数に相当します(DP = 25.4/m)。モジュールは歯の大きさを決定します — モジュールが大きいほど歯は大きく強くなり、より大きなトルクを伝達できますが、回転の滑らかさは低下します。
標準インボリュート平歯車の歯形比率は ISO 21771 に従います: 歯末のたけ = 1.0m(ピッチ円より上の歯の高さ)、歯元のたけ = 1.25m(ピッチ円より下)、頂げき = 0.25m。ピッチ円直径(d = m × z)は、かみ合う 2 つの歯車が滑りなく転がり合う理論上の円です。2 つの歯車の中心距離 = m × (z₁ + z₂) / 2 です。
標準モジュールは ISO 54 に基づく等比数列に従います: 0.5, 0.8, 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 8.0, 10.0, 12.0, 16.0, 20.0。標準モジュールを使用することで、切削工具(ホブ、ピニオンカッタ)の入手性が確保され、製造コストが削減されます。
Formula: ピッチ円直径: d = m × z 歯末のたけ: ha = 1.0 × m 歯元のたけ: hf = 1.25 × m 中心距離: a = m × (z₁ + z₂) / 2 円ピッチ: p = π × m
計算例
m = 2.5、z₁ = 20、z₂ = 45 の歯車対の場合: ピッチ円直径₁ = 2.5 × 20 = 50 mm。ピッチ円直径₂ = 2.5 × 45 = 112.5 mm。中心距離 = 2.5 × (20 + 45)/2 = 81.25 mm。歯末のたけ = 2.5 mm、歯元のたけ = 3.125 mm。円ピッチ = π × 2.5 = 7.854 mm。
このツールの使用場面
- 歯車対を設計し、選択したモジュールと歯数からピッチ直径と中心距離を決定
- 既存の歯車のリバースエンジニアリング — 外径を測定し歯数を数えてモジュールを計算
- ISO 54シリーズから伝達トルクに適切な歯強度を提供する標準モジュールの選択
- 歯車かみ合い互換性の確認 — 正しくかみ合うには同じモジュールと圧力角が必要
避けるべき一般的な間違い
- モジュールとダイヤメトラルピッチの混同
- プロファイルシフトなしで20°圧力角で17歯未満で設計 — アンダーカットが発生
- アデンダムを考慮せずに外径からピッチ直径を測定
- バックラッシュ要件の無視 — ゼロバックラッシュは熱膨張時にかみ合い固着を引き起こす
結果の解釈方法
- モジュールを実測ピッチ円直径から導いた場合は、最寄りのISO 54標準モジュール(1.0、1.25、1.5、2.0...)に丸めてください — 非標準モジュールは特殊工具が必要か、測定誤差を意味します
- 中心距離は理論上のバックラッシゼロの値です — 実際の組立では中心距離の余裕または歯厚減少により、バックラッシ(通常0.03-0.05 × モジュール)を加えます
- 歯末のたけ(1.0m)と歯元のたけ(1.25m)を合わせると全歯たけは2.25mになります — 導出したモジュールを信頼する前に、OD = ピッチ円直径 + 2 × モジュールで実物の歯車を検証してください
- 基礎円直径は圧力角20°を前提とします — インボリュート歯形はこの円の外側にのみ存在し、2つの歯車はモジュールと圧力角の両方が一致して初めて正しくかみ合います
- この結果は幾何計算のみです — 動力伝達設計を確定する前に、歯の曲げ強さと歯面強さを別途評価する必要があります(AGMA 2001、ISO 6336)
関連規格・参考文献
- ISO 21771 — 歯車 — 円筒インボリュート歯車と歯車対 — 概念と幾何学
- ISO 54 — 一般工学用円筒歯車 — 標準モジュール
- AGMA 913-B03 — スパーおよびヘリカル歯車の形状指定方法
- AGMA 2001-D04 — インボリュートスパーおよびヘリカル歯車歯の基本定格係数と計算方法
- DIN 3960 — インボリュート円筒歯車と歯車対の定義、パラメータ、方程式
よくある質問
用途に適したモジュールはどのように選べばよいですか?
モジュールの選定では、歯の強度、騒音、サイズのバランスを取ります。トルクから必要モジュールを計算します:m ≈ ∛(2T/(σ_b × y × b × z))。ここでTはトルク、σ_bは許容曲げ応力、yはルイス歯形係数、bは歯幅、zは歯数です。その後、最も近い標準モジュールに切り上げます。静粛性が必要な場合(例:計器類)は、小さいモジュールで歯数を多くします。重荷重(例:鉱山機械)には大きいモジュールを使用します。
切下げ(アンダーカット)を避けるための最小歯数はいくつですか?
標準的な圧力角20°のインボリュート歯車では、切下げを避けるための最小歯数は17です。これを下回ると、歯元部が相手歯車の歯先部と干渉し、歯元が弱くなります。より少ない歯数での対策:転位(歯先円修整 x > 0)を用いる、圧力角を25°に増やす、スタブ歯(短い歯先)を使う、などがあります。実務では、正の転位を併用して最小14歯とすることが一般的です。
モジュール(メートル)とダイヤメトラルピッチ(インペリアル)の変換方法は?
モジュール(mm)= 25.4 / ダイヤメトラルピッチ(teeth/inch)。例:DP 10 = 25.4/10 = モジュール2.54で、標準モジュール2.5に丸めます。