[35] K-H-V Differential gear design system


35.1 概要
  K-H-V Differential gear design systemは,インボリュート歯車の差動減速(増速)機構設計(歯数差0,1,2の3種類)ソフトウエアであり,歯形設計,歯のかみ合い,すべり率,強度計算をすることができます.歯数差が小さい場合,転位係数0の標準歯車で設計するとインボリュート干渉等が発生しますが,本ソフトウエアでは,かみ合い率が1以上で且つ,干渉が発生しない転位係数の組み合わせの歯車を計算することができます.なお,トロコイド曲線を有する差動歯車ソフトウエアは,カタログ[34]をご覧ください.

35.2 初期設定
  図35.2に示すように,基準ラックの設定と歯数差(1歯差,2歯差,0歯差)を選択し,次に,組み合わせ(腕の固定/入力/出力)を選択します(図35.2).歯数差が0の場合は,腕(arm)を固定として歯形を作図します.


35.3寸法設定
  図35.4のmnz,αn,β入力後,転位係数(xn)の与え方は無数に存在しますので 補助機能を使用して,かみ合い率1以上で且つ,インボリュート干渉が発生しない組み合わせを図35.5に示します(図中の○印).本例の場合,55個を表示しますが,この中からNo.27の転位係数(xn1=-0.6,図中の 丸)を選択すると,図35.7のように諸元が決まります.
  また,転位係数とかみ合い率そして歯車寸法は,図35.6の表からも選択することができます.

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  図35.7の諸元を [確定] すると図35.8および図35.9のように寸法が決まります.本例の場合,トリミングが発生していますが,かみ合いには影響がないためこのまま計算を進めます.

35.4 歯形
  歯車諸元(図35.7)の歯形を図35.10のように作図することができます.図34.11 は,かみ合い部(A),(B)の拡大図です.また,図35.12のように距離計測も可能です.歯形レンダリング(図35.13)は,歯車の組み合わせに応じて歯車が回転します.

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35.5 すべり率
  本例のすべり率は,図35.9の寸法計算結果に示していますが,歯形位置(Roll angle)におけるすべり率の変化を図35.14で知ることができます.


35.6 強度計算
  強度計算は,図35.15に示す強度設定画面で摩擦係数,トルク,回転速度を入力します.本例の場合,摩擦係数を0.08,腕の入力トルクが1(Nm),回転速度が1000min-1とすると [確定] ボタンによりピニオンとギヤのトルク,回転速度を計算し表示します.そして,図35.16の強度諸元(材料,係数)画面を表示します.材料選択は,図35.17の表から選択することもできますが,σFlim,σHlimを直接入力することもできます.図35.18に強度結果を示します.


35.7 歯形出力
  生成した歯形を,CADデータとして出力することができます.図35.19の歯形出力機能により出力したCADデータの作図例を図35.20 および図35.21に示します.

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35.8 歯数差0 の設計例
  2段連結した歯車機構例(K-H-V+0)を図35.22に示します.1段目は1歯差の外・内歯車です(内歯固定,外歯出力,腕入力).2段目(従動側)は0歯差の外・内歯車です.1段目の外歯車と2段目の内歯車を連結すると,入力軸と同じ軸上で出力することができます.
  図35.22では2段目の0歯差の外歯車,内歯車,腕のいずれも固定していません.緑の従動側(差動の外歯車+0歯差の内歯車)と赤の外歯車(出力)の回転比は同じです.従って,差動歯車の減速比を同軸上で取り出すことができます.以下に0歯差歯車の設計例を示します.


  図35. 2の初期設定で,歯数差0を選択します.次に,図35.23の諸元設定でモジュール,歯数,圧力角,ねじれ角を設定し,により図35.24を表示します.そして適合する25個の中からNo.25を選択し,図35.23の諸元を確定すると図35.25の歯形を得ることができます.図35.25のかみ合い部Cと反対側を拡大した歯形拡大図を図35.26に示します.また,歯形レンダリングを図35.27に示します.

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