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クラウンギアの作り方がわからないです

strtsuka
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クラウンギアの作り方がわからないです

strtsuka
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趣味でミニ四駆のボディやシャーシの設計を行っています。そこでクラウンギアを設計したいのですが、やり方がわかりません。クラウンギアを設計する方法や、クラウンギアのアドインを知っていれば教えて欲しいです。

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返信 (11)

g-andresen
Consultant
Consultant
解決済み

Hi,

have a look here

or search in the manufacturer's catalogs

 

parts.png

 

günther

Bunga777
Mentor
Mentor
解決済み

歯の形状がわからないのでアバウトになりますが……。

 

まずはこんな感じでスケッチを書いて回転押し出しします。

歯の部分は後から別に押し出すのでまだ。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.24.44.png

穴とフィレットを付けたら次に歯になる部分を回転で押し出します。

この時この部分はまだ合成せずに新規ボディとしておきます。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.26.15.png

 

歯の形状はこんな感じにしました。

本来はここはかなりの調整が必要な部分かと思います、相手部品を測って作るか現行品をしっかりと測る必要があると思いますが、今回はこれで。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.26.39.png

歯の部分を新規ボディで押し出します。(公差で押し出す方法もありますが、わかりやすいのでこちらで)

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.28.21.png

 

 

結合コマンドの公差を利用して、ターゲットに円形のボディ、ツールに歯の形状を選択。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.28.59.png

 

更にその歯を本体と結合。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.30.16.png

 

 

歯の底にフィレットを入れた後、円形状パターンを利用して、歯の面を選んで20回コピーします。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.30.42.png

 

 

これで形状完成です。

作り方は大まかにはこんな感じで良いと思います。

Monosnap Autodesk Fusion 2024-08-19 19.31.36.png

データも添付しておくので参考にどうぞ。

adachitech7
Consultant
Consultant

@strtsuka さん、

 

挿入メニューから選べるサードパーティーの部品ですが、McMaster-Carr, 製造元部品を挿入, TracePartのいずれでもクラウンギヤ(face gear)は見つかりませんでした。

01.png

 

相手側のギヤが平歯車なので普通のベベルギヤのような形では噛み合わないはずです。かなり複雑な歯の形状になると思うのですが、仕様が分かる資料はお持ちですか?形状が分かれば作り方を検証してみます。

mari.shimode
Community Manager
Community Manager

@strtsuka さん、こんにちは。コミュニティのご利用ありがとうございます。

 

その後、状況はいかがでしょうか?
複数の方々から返信が来ていますので、お手すきの際にご確認ください。

 

返信で問題が解決、または解決に至らなくとも参考になった場合は、その返信の右下に表示されている「解決策として承認」ボタンを押してください。
同じ問題を抱えた方の参考になりますので、ご協力のほどよろしくお願いいたします。

 

引き続き問題を抱えていましたら、返信でお知らせください。


 



Mari Shimode
Community Manager
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jsugano_igears
Advocate
Advocate
解決済み

(フェースギヤは詳しくないのですが、トライしてみました)

およその歯車は、加工工具とワークに所定の運動を与えて、切削加工するので、ブーリアン可能な3D-CADで作れます。それには、工具と加工パスを知る必要がありますが、フェースギヤはそこが簡単です。円環の上を円筒歯車が転がるだけですから。

しかし、円環と円筒では回転半径が一致する箇所がピッチ円半径だけなので、加工された歯面は複雑な形状となります。

実際にFusionで作成する手順としては

1.カッタとなる歯車を準備(フェースギヤとかみ合うピニオンと同一諸元だが、相手歯先とのスキマ確保のため、歯末のたけをおおきくしておく。バックラッシ確保のため歯厚を若干厚くしておく)

2.ワーク素材を準備して所定の組み立て位置に配置。この時点では干渉している。

3.回転ジョイント追加して、モーションリンクを歯数比に応じて設定する

4.ワーク素材からカッタ形状をブーリアンカットする

5.「ジョイントを駆動」でカッタを微小角度回転させる。ワーク素材はモーションリンクにより追従する

6.ワーク素材からカッタ形状をブーリアンカットする

以下5.6.の繰り返し。

以下の図は、試しにカッタ20歯、ワーク60歯で作ったものです。カッタ軸を5°毎に65°まで手作業で加工しました。(いつもはスクリプトで実施)

ピッチ円の外は圧力角が大きくなるため、歯先が尖り、ピッチ円の内側は圧力角が小さくなって切り下げを生じます。その結果、歯を上から見るとダイヤモンド型になるという、フェースギヤの特徴が表れています。

こんな感じで1歯をつくり、適当に滑らかにして、円形状配置すれば作れないことはないです。

圧力角の影響(歯先尖りや切り下げ)が出ない程度の歯幅にするなど考慮が必要だそうです。
以上です。加工方法加工方法カッタ軸5°きざみカットを累積カッタ軸5°きざみカットを累積

adachitech7
Consultant
Consultant
解決済み

@jsugano_igears さん、

@strtsuka さん、

 

ご紹介いただいた方法で私も作ってみました。階段状になっている歯面にそれらしい曲面を貼るところがかなり難しいですね。面白い方法を教えていただいてありがとうございます。

 

01.png

 

jsugano_igears
Advocate
Advocate
解決済み

おお、すばらしい。スムーズな面が張ってありますね。興味を持っていただいてうれしい限りです。

この方法のように、解析で求めることが難しい形状は、コンピュータで干渉部を除去して求めることが多々あります。「要素除去法」という名前がついていたりしますが、創成図を3次元にしたようなものです。

この方法で、ホブやギヤシェーパ加工、ポンプ形状などが作れます(作ってきました)。当然三角や四角などの任意形状歯形の相手方も作れます。


ご指摘のように多角形誤差が出るので、角度きざみを小さくとろうとすると、Fusionが「オーバーラップが小さすぎる」エラーを発生します。このモデルでは2deg以下はダメでした。


加工面に対するカッタの配置について補足です。切り込み深さ2.25モジュールに加えて、カッタの歯底とクリアランス0.25モジュール、合計2.5モジュールの歯たけのピニオンカッタを準備します。そうすると製品時点で相手歯車と自歯車の歯先歯底両方に0.25のクリアランスができます。もともと、カッタの歯底を0.25逃がすのは、歯元がインボリュート部でなくトロコイド部なので、ワーク歯先がインボリュートにならないからです
カッタの配置カッタの配置

それで昨日のモデルはそうなっていなかったので作り直し、さらにスクリプトも準備できたので、最小のピッチ3degで1周分加工したのが、今回の動画です。ギヤは邪魔なので非表示にしています。

2歯を取り出した結果です。実は昨日までよく知りませんでしたが、興味深い形をしています。

スライド6.PNG

ご存じでない方のために、念のため申し添えておきますが、実機の加工はカッタを転がすわけではなく、カッタ軸方向に往復運動させて、往の工程でカッタの端面の切れ刃で加工し、復の工程でワークから逃げて、その間にワークとカッタに同期回転を与えます。また、いきなり全切り込み深さを与えず、ワーク半径方向に送りを与えながら、複数回転させて切削すると思います。平行軸のピニオンカッタはそうなので。

adachitech7
Consultant
Consultant

@jsugano_igears さん、

 

大変勉強になります。ありがとうございます。

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mari.shimode
Community Manager
Community Manager

@strtsuka さん、こんにちは。

 

今後、似たような質問を抱えた方が参考にできそうな解決策がこの投稿に多く返信されていますので、こちらでみなさんからの返信を解決策として承認しました。

 

追加の質問があるようでしたら、本トピックには返信せずに、このトピックへのリンクを含んだ形で新規トピックを作成してくださいますようお願いいたします。
そうすることで、コミュニティ メンバーが会話の流れを把握しやすくなります。ご協力いただけると幸いです。

 



Mari Shimode
Community Manager
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jsugano_igears
Advocate
Advocate
解決済み

(前回の話の続きとして、下出様にお願いして投稿させていただきました。)

相談者の方のご要望にお応えするには、以下の情報が不足しています:

  • カッタ形状を決定する要素:
  1. ピニオン歯数
  2. 圧力角
  3. モジュール
  4. 転位係数など
  • クラウンギヤ形状を決定する要素:
  1. ワーク側の板厚
  2. ワーク側の半径など

そこで、以下の仮定を立てて進めました:

1.ピニオンについて:

  • インターネットの情報から、歯数は8枚と仮定
  • モジュール0.5の標準歯車として設定

2.ワーク側について:

  • bunga777さんのモデルをそのまま使わせていただく

これらの仮定に基づいて計算を行った結果、下図に示すクラウンギヤの形状が得られました。
スライド8.PNG
しかし、相談者の方が添付された写真と比較すると、形状に違いがあるようです。

スライド9.PNG

特に実物の以下の点が気になります:

  • フェースギヤの特徴である圧力角の変化が見られない
  • 断面が一様な三角形のように見える

この差の原因として、以下の可能性が考えられます:

  • 今回の設計方法や諸元設定に違いがあった(対象品通りでないという意味で)
  • 実物がホビー用として簡略化されて製作されている

残念ながら、現時点でこれ以上の分析は難しいです。ものを実際に観察・測定するか、フェースギヤを実際にやっている人に聞かないと。
以上です。

strtsuka
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Explorer

とりあえずBunga777さんと似た方法でやってみました。FM Gears というアドインでモジュールと歯数を合わせたラックギアを作り、そのうちの1個の歯を円形状パターンで並べて作りました。並べた数はクラウンギアの歯数と同じです。

ちなみにクラウンギアの歯数は20、それとかみ合わせるつもりのピニオンギアの歯数は8です。モジュールはどちらも0.5です。

他の方の返信もとても参考になりました。皆さんありがとうございました。スクリーンショット (55).pngスクリーンショット (56).pngスクリーンショット (57).pngスクリーンショット (58).pngスクリーンショット (59).png