歯車の分類

歯車は、歯の形状、歯の形状、歯線の形状、歯が配置されている面、製造方法などによって分類されます。

歯車の歯形には、歯形曲線、圧力角、歯の高さ、変位が含まれます。インボリュート歯車は製造が容易なため、現代の歯車ではインボリュート歯車が圧倒的多数を占め、サイクロイド歯車や円弧歯車はあまり使用されません。

圧力角に関して言えば、圧力角が小さい歯車の耐荷重能力は小さくなります。圧力角が大きい歯車は負荷能力が高くなりますが、同じ伝達トルクであれば軸受にかかる負担が大きくなるため、特殊な場合にのみ使用されます。歯車の歯高さは規格化されており、標準的な歯高さが一般的に採用されています。変位歯車には多くの利点があり、あらゆる種類の機械装置に使用されています。

また、歯車はその形状により円筒歯車、かさ歯車、非円形歯車、ラック、ウォーム歯車などに分類されます。歯線の形状により、平歯車、はすば歯車、ヘリンボーン歯車、曲線歯車に分けられます。表面は外歯車と内歯車に分かれています。製造方法により、鋳造歯車、切削歯車、転造歯車、焼結歯車に分けられます。

歯車の製造材料と熱処理プロセスは、耐荷重能力と歯車のサイズと重量に大きな影響を与えます。 1950 年代以前は、歯車には炭素鋼が主に使用され、1960 年代には合金鋼が、1970 年代には肌焼き鋼が主に使用されていました。歯の表面は硬さによって「軟らかい歯の表面」と「硬い歯の表面」の2種類に分けられます。

歯面が柔らかい歯車は耐荷重能力が低くなりますが、製造が容易で、なじみ性能も良好です。主に一般機械に使用されており、トランスミッションのサイズや重量に厳しい制限はなく、少量生産にも対応します。噛み合う歯車では小歯車の方が負担が大きいため、大歯車と小歯車の寿命をほぼ同等にするために、一般に小歯車の歯面硬度を大歯車よりも高くしています。

硬化されたギアは高い耐荷重能力を持っています。歯車は切削後に焼入れ、表面焼入れ、または浸炭焼入れを行って硬度を高めます。しかし、熱処理を行うとどうしても歯車が変形してしまうため、熱処理後に研削、研削、精密切削などを行って変形による誤差をなくし、歯車の精度を高める必要があります。