歯車の設計ってどうやるの?歯車設計支援ソフト3選   
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歯車の設計ってどうやるの?歯車設計支援ソフト3選

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歯車設計

こんにちは、ドリル・エンドミルなど切削工具の再研磨をしているツールリメイクです。

 

歯車の設計ってなんだか難しそう!そう思うのが普通ですよね。

 

ですが、歯車のちょっとした知識と歯車の設計支援ソフトを使えば簡単に歯車が設計できるって知っていましたか?

 

「歯車を設計してみたい!」という方のために、歯車設計に必要な基本的な知識と設計支援ソフトについて紹介していきましょう。

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歯車の設計ソフトを使えば誰でも簡単に歯車を設計できる

歯車にはインボリュート曲線と呼ばれる複雑な曲線が使用されており、一から設計するのは大変です。

ところが歯車の設計は基本となるパラメータを入力するだけで簡単に設定できてしまうのです。

歯車の設計について少し勉強すれば誰でも簡単に歯車を設計できるようになるので、歯車設計支援ソフトについて紹介する前に、歯車設計の基本となる各部分のパラメーターについて紹介していきましょう 。

歯車の設計の基本

歯車設計の基本となるパラメーターはそれほど多くありません。

 

基本的には

 

  • モジュール
  • 歯数
  • ピッチ円直径
  • 圧力角

 

などについて理解しておけば設計できるでしょう。

他にも細かい歯車のパラメーターはありますがこれらが最も基本となる歯車のパラメーターとなりますのでまずはこの部分を押さえていきましょう。

それでは順番に解説していきます。

モジュール

歯車におけるモジュールとは、平たく言うと歯車の歯の大きさを指します。

 

このモジュールの値が、大きくなれば大きくなるほど歯車の一つ一つが大きくなることを指します。

 

歯車を設計する際に注意しておきたいのが、噛み合わせる歯車同士は必ずモジュールが等しい数値でなければいけない点です。

 

噛み合わせる歯車のモジュールが異なっていると、歯車が動作しなかったり、力の伝達効率が悪くなったりと様々な弊害が出てしまいます。

 

モジュールの大きさは求められる歯の強度によって決まってきます。時計に使われるような小さな歯車であれば力はほとんどかからないため、モジュールは小さくても問題ありません。しかし、工作機械や車のような大きな力がかかるところに使われる歯車にはモジュールの大きな歯車が必要となります。

 

求められる歯車の強度によってモジュールを設定するようにしましょう。

歯数

歯数は、歯車において力の伝達比率を決める重要な要素です。

 

噛み合わせる歯車の歯数の差によって、トルクを犠牲にして回転数を増幅させたり、回転数を減らしてトルクを増大したりと、伝達する力に変化を与えられます。この歯車の歯数の差をギヤ比と言います。

 

供給される動力のトルクや回転数をを考慮して、歯車のギア比を設計していく必要があります。

ピッチ円

ピッチ円は歯車の中心軸から、歯の噛み合う部分までの距離を指します。

このピッチ円は歯車の歯数と連動しており、同じモジュールであっても歯車の歯数が増えるとピッチ円は大きくなります。

 

適切なギア比を得るために歯車の歯数を優先する場合と、歯車の取り付けスペースの問題でピッチ円を優先する場合があり、状況によってどちらを先に決めるかが変わってきます。

このピッチ円は直径で表されるのが一般的です。

圧力角

圧力角は、歯車の歯の先端部の角度を指し、相手歯車に圧力をかけて押し出す部分のため圧力角と呼ばれています。

圧力角は基本的に20°に設定されることが多く、こだわりがなければ20°にしておくといいでしょう。

14.5°°などの特殊な圧力角が用いられることもありますが、基本的には20°を使用します。

おすすめの歯車設計支援ソフト3選

ここからはおすすめの歯車設計支援ソフトを3つ紹介していきます。

無料で使用できるものから、有料で本格的なソフトので紹介するので、 必要なレベルに応じて最適なものを選んでみてください。

今回紹介するのは

 

  • 歯車君(ギア)dxf作成
  • FreeCAD
  • CADTOOL メカニカル

 

の3つです。

順番に紹介していきましょう。

歯車君dxf作成

 

公式ページ:http://abcgarage.html.xdomain.jp/index.html

価格:無料

 

こちらの歯車計算ソフトはブラウザ上で動作するシンプルなものです。

ソフトのインストールが不要で、簡単にすぐ利用できる点がいいところ。

歯車1つだけの計算ができる「歯形DXF」と歯車の噛み合いを設計できる「歯車計算」の2つがあるので、用途によって使い分けてみてください。

設計したデータはDXFデータでダウンロードできます。

CADTOOL メカニカル

 

公式ページ:http://product.web2cad.co.jp/cadtool/mechanical/

価格:39,800円(15日間の無料体験版あり)

 

CADTOOL メカニカルは、機械設計に特化したソフトです。

無料のソフトにはない、高次元の設計機能が備わっており、強度計算までもできる優れもの。

リンク機構の計算までできてしまうので、歯車を含めた複雑な機械設計をする人すべてにおすすめできるソフトです。

設計支援ソフトを使えば誰でも簡単に設計できる

歯車の設計は難しく思いがちですが、設計支援ソフトを利用すれば数値を入力するだけで簡単に設計できてしまいます。

 

歯車の世界は奥が深く、今回紹介したパラメーター以外にも様々な項目がありますが、シンプルな設計は今回紹介したパラメーターだけでも十分できるはずです。

 

さらにレベルの高い歯車を設計したいと思った方は徐々にレベルアップしていってみてください。

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