기어(Gear)의 원리, 모듈, 속도비, 종류, 특성을 알아보자

기어(Gear)란?

기어(gear)는 톱니의 맞물리는 힘을 이용하여 동력을 전달하는 장치입니다. 기어는 여러 기계의 부품 역할을 합니다.

기어는 회전능력을 어느 설비내의 한부분에서 다른 부분으로 전달시킬 수 있도록 고안된 기계적 장치입니다. 통상 회전축의 속도, 토우크(Torque) 또는 회전방향을 변화시키기 위해 사용됩니다.

기어는 치형이 원통형 또는 원추형의 형상에 동일한 간격으로 절삭되어 있는 기계 부품입니다. 기어는 이러한 한 쌍의 부품을 맞물려서 원동축에서 피동축으로 회전과 동력을 전달하는데 사용됩니다.

형상에 따라 인벌류트, 사이클로이드, 트로코이드 기어로 분류됩니다.

기어의 기본 원리는 다음과 같습니다.

기어는 큰 톱니바퀴는 작은 톱니바퀴보다 큰 힘을 낼 수 있지만 속력은 떨어지는 특징이 있습니다. 작은 기어는 회전 속도가 빨라지기 때문에 같은 수의 리가 지나가기 위해서는 큰 기어는 회전 속도가 천천히, 작은 기어는 회전 속도가 빨라야 합니다.

기어 변속기는 기어 쌍 장치에 의한 운동과 동력의 전달을 말합니다. 기어 변속기는 정확한 전달, 고효율, 컴팩트 한 구조, 안정적인 작업, 긴 수명 특성으로 기계식 변속기 모드의 다양한 현대 장비에서 가장 널리 사용됩니다.

기어의 모듈은 기어의 이빨 크기를 나타내는 단위입니다. 모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값으로, 원주 피치를 원주율 π로 나눈 값과 같습니다.

모듈 값이 같아야 기어가 서로 물리고 동력이 전달됩니다. 모듈 값을 알면 기어가 서로 호환되는지 한눈에 알 수 있습니다.

모듈은 항상 유리수인 값을 가지며, 기어의 공식에서 가장 기초적인 요소입니다.

기어의 속도비는 서로 맞물린 기어의 회전수의 비를 말합니다. 기어비는 입력 속도와 출력 속도의 비율을 나타내며, 공식은 기어비 = 입력 속도 ÷ 출력 속도입니다.

기어비는 맞물린 두 기어의 잇수 간의 비율을 말합니다. 기어는 최소 2개 이상이 서로 맞물려야 동력을 전달할 수 있습니다. 1쌍의 기어를 서로 맞물린 기어열을 1단 기어기구라고 하며, 이러한 1단 기어기구를 두 쌍을 사용한 것을 2단 기어기구라고 합니다.

기어비는 감속 목적으로 사용하는 경우가 많습니다. 예를 들어 기어비가 10:1이면 앞의 10이란 속도를 뒤의 1로 낮추는 역할을 합니다. 이에 반대급부로 회전력(토크)는 역으로 10배 증가됩니다.

기어는 형상에 따라 인벌류트, 사이클로이드, 트로코이드 기어로 분류됩니다. 또한 축의 위치에 따라 평행축, 교차축, 어긋난 축 기어 등으로 분류할 수 있습니다.

기어의 종류로는 다음이 있습니다.

평기어는 기어 하면 가장 일반적으로 떠올릴 수 있는 형태의 기어입니다. 헬리컬 기어는 평기어에 비해 조용하고 부드럽게 작동합니다. 헬리컬 기어는 잇줄이 꼬임선으로 되어있는 원통 기어로, 평기어에 비해 강도가 높습니다.

기어는 다음과 같은 특징이 있습니다.

기어는 다양한 모터 및 장비에서 중요한 역할을 합니다. 기어는 감속(Reduction)을 통해 토크 출력을 높이며, 장치가 회전하는 방향을 조절합니다.

오늘은 기어(Gear)의 원리, 모듈, 속도비, 종류, 특성에 대해 알아보았습니다.

기어는 회전 운동을 전달하거나 힘과 속도를 변환하는 기계 부품입니다. 기어의 원리는 서로 맞물려 있는 톱니를 이용하여 회전력을 전달하는 것입니다.

기어의 종류를 아래처럼 조금 더 큰 범위에서 분류하는 방법도 있습니다.

기어의 종류로는 크게 직각기어, 비스듬한 기어, 원뿔기어, 웜기어 등이 있습니다. 각기어의 특성은 다음과 같습니다.

이 외에도 다양한 형태의 특수 기어들이 있습니다. 기어의 적절한 선택과 정확한 설계는 기계의 정확한 동작을 위해 매우 중요합니다.