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1. 오토캐드 기초 3D 47강
2. 2D 기어(Gear) 그리기
3. 3D 기어(Gear) 모델링
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전산응용기계제도기능사 스퍼기어 작도법 [영상 포함]
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Date Published: 4/23/2021
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(기어 피치원 P.C.D 값은, 모듈 * 잇수로 계산합니다.) (7) 스퍼기어 요목표는, 특정된 틀의 크기가 없으므로 도면에 적당한 크기로 제도하도록 합니다.
Source: toyskorea.tistory.com
Date Published: 4/28/2022
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주제에 대한 기사 평가 스퍼 기어 그리기
- Author: 설쟁디제이
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- Date Published: 2021. 1. 31.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=8jjHdbuKg6w
[인벤터] 스퍼기어 스케치방법(공식, 치수)
스퍼기어를 스케치 할때에는
주어진 설계도면에서 자로 길이를 측정하는것이 아니라
M과 Z값을 이용해 구하는것입니다.
피치원지름 P.C.D = M x Z 값을 중심으로
이끝원지름과 이뿌리원지름을 계산하여 구합니다.
갤럭시탭에서 손으로 그렸더니 좀….! 그렇습니다
자세한 설명은 아래에서~!
M(모듈) : 2 , Z(잇수) : 30
값의 스퍼기어를 그려보겠습니다
물론 개개인의 작도방식은 다르기때문에 저는 제가가장 편한방법으로 그렸습니다
P.C.D = 2(M) x 30(Z) = 60 이기 때문에
피치원지름은 60
이끝원지름 60 + 2×2 = 64
이뿌리원지름 64 – 4.5×2 = 55
입니다.
가장 작은 원을 먼저 돌출시켜줍니다.
저는 큰원을 그려서 깎는것보단 작은것부터 그려서 채워나가는게 개인적으로 쉬웠습니다.
이끝원지름을 돌출시켜주겠습니다.
두께는 도면에서 자로잰 값을 사용하시면 됩니다.
지름은 규격이 정해져있으나 나머지값은 모두 자로 측정하여 사용~!
그럼 이제 돌출된 이뿌리원 표면에다가
왼쪽 상단의 2D 스케치 버튼을 눌러 다시 원을 그리겠습니다
그리고
이뿌리원 지름 55
피치원 지름 60
이끝원 지름 65
세개의 원을 다시 그려줍니다.
본격적으로 이 부분을 그릴건데
원점에서 세로로 직선 한줄을 그은 후
간격띄우기 기능을 사용하여 원점에 있는 직선을 복사해서 오른쪽으로 M/4 만큼 옮겨줍니다
그리고 나머지도 아래 그림과 간격으로 그리겠습니다.
주의할점은 첫번째 선만 원점에서 띄우고
두번째 세번째 선은 첫번째에 만든 선에서 오프셋 해주는것입니다.
이런 값을 가지게 됩니다.
0.5 / 1 / 1.57
원점에서 거리는
0.5 / 1.5 / 2.07 이 되겠죠…..
이제 왼쪽상단에 있는 스플라인(보간)을 클릭하여
이의 오른쪽 부분을 그려주겠습니다.
그리고 세로선과 겹치는 부분 세군데를 위와같이 점을 찍어줍니다.
제어꼭지점 방식이아닌 보간을 사용해 찍어주어야 합니다
그리고 상단에 있는 대칭 기능을 이용해
왼쪽부분에 모양을 똑같이 만들어줍니다.
이의 오른쪽부분을 선택한 후
[대칭 선] 을 클릭하시고 가장왼쪽에 있는 직선을 클릭하고 ‘적용’ 시켜주면 됩니다.돌출시킬 이 부분 이외의
불필요한 선들을 모두 없애주었습니다.
없애주지않으면 돌출시켰을때 이부분만 딱 돌출시키기가 어렵습니다.
역시나 아까 돌출시켜놓았던 이뿌리원 위에
이를 똑같은 두께로 돌출시킵니다.
이 끝부분을 클릭하여 모따기도 해줍니다
저는 M값 모듈크기 2 만큼 모따기를 해주었습니다.
그리고 필요하신 분들은 이뿌리원에도 M/4만큼 필렛을 넣으시면 됩니다.
저는 위 사진에서는 넣지않았습니다.
이제 이 하나로 회전시켜 30개의 이를 복사해줄 생각입니다.
상단의 ‘원형’ 기능을 이용하여
피쳐는 두가지를 선택해주셔야 합니다.
이 부분과 모따기부분!! 모따기 부분도 꼭 클릭해주셔야 회전이 됩니다.
이뿌리원도 필렛해주신 분들은 그것까지 선택해주셔야 적용이 됩니다.
회전축은 원기둥의 측면, 그러니까 옆면을 선택해줍니다
Z값, 잇수만큼 적용시키고 확인을 누릅니다.
저는 노트북으로 작업을 하니까 이런 과정에서는 렉이 좀 걸립니다,,,
몇초정도 버퍼링 끝에 아래와 같은 모양이 완성됩니다.
그럼 이제 이 모양에서 설계도의 모습대로
중간에 축 구멍을 뚫어준다던지 그림을 더 그려주시면 됩니다.
그럼 스퍼기어 완성 ^-^
어렵지 않죠?
아래쪽에 게시글 하트 눌러주시면 감사하겠습니다
인벤터 스퍼기어 모델링 따라하기 – 동영상 강좌
전산응용기계제도 기능사나 기계설계 산업기사/기사 시험을 준비하시는 분들이라면, 인터넷 검색에서 스퍼 기어 또는 스퍼 기어 모델링, 스퍼 기어 그리기, 스퍼 기어 공식이라는 검색어만 넣으면 수두룩하게 검색되어서 나오는 것을 내용과 거의 비슷한 내용으로 이번에 포스팅한다.
스퍼 기어(평기어) 란?
많은 기어 종류에서 가장 대표적인 기어라고 할 수 있는 동력 전달에 사용되는 기계요소로, 평기어, 평치차 라고도 한다.
기어 치형과 평행하는 회전축에 치수가 다른 기어를 조합시켜 축의 회전 운동을 감속 또는 가속시키는 것이 일반적인 사용 형태이다.
대부분은 해당 3D 캐드 프로그램들은 자체 라이브러리 기능으로 각종 기어를 손쉽게 모델링하는 기능을 제공하고 있기 때문에, 위에 언급한 전산응용기계제도 기능사나 산업기사/기사 같은 시험이 아니거나, 모델링 연습할 목적이 아닌 이상, 솔직히 인벤터나 솔리드웍스 등과 같은 3D 캐드에서는 기어를 직접적으로 모델링해서 사용할 경우는 거의 없다.
가끔 국가기술자격시험 준비를 내 한 데서 배우는 분들에게는 이번 포스팅하는 내용에 대해서는 크게 강요하지 않고, 3D 캐드에서 제공하는 기능을 이용해서 손쉽게 작성하는 방법을 알려주고는 있는 실정이지만, 정 불안하면 이 방법으로 그리고 한다. ㅎㅎㅎ
스퍼 기어(평기어)의 기본적인 명칭과 스퍼 기어 공식은 거두절미하고 알아두자.
이러한 공식들은 스퍼 기어를 직접적으로 3D 모델링하지 않아도, 2D 도면으로 표현해야 할 때도 사용하고, 기어를 사용하는 동력 전달 기계요소를 설계하거나 제도할 때는 기본 필수적으로 알고 있어야 하는 부분이다.
이번 포스터에 소개할 내용을 일반적으로 가장 잘 알려진 스퍼 기어 그리기 공식으로 이루어져 있으며, 위 두 가지 방식 중 쉬운 방법으로 연습하면 된다.
물론, 두 가지 방법으로 작성한 기어의 치형은 결과적으로는 다르지만, 뭘 이용해도 된다.
다만, 제공하는 스퍼 기어 공식은 단순한 표현용 공식이다.
이런 표현용 공식으로 진짜 기어를 설계한다고 생각하는 분들이 있으면 안 될 것이다. ㅎㅎㅎㅎ
스퍼 기어 명칭 및 작성 공식 다운로드
스퍼기어 기본 명칭 및 작성 공식.pdf 다운로드
인터넷에서 흘러 넘 칠 정도로 동일한 내용이 많이 있지만, 그와 비슷하거나 동일하게 포스팅하면 식상하다.
그래서, 이 블로그에서는 조금 더 색다른(?) 방식으로 접근해서 스퍼 기어를 모델링하는 방식을 선보인다.
스퍼 기어를 간단한 공식에 맞춰 모델링하는 방법이지만, 지난번 래크 기어 모델링에 대한 포스팅에서 소개한 매개변수를 사용하는 방법과 활용하는 방법을 덤으로 추가하여 스퍼 기어 작도 방법 1, 2를 각각 포스팅한다.
스퍼 기어 모델링 따라 하기 – 압력각 없는 공식
스퍼 기어 모델링 따라 하기 – 압력각 있는 공식
그리드형(광고전용)
전산응용기계제도기능사 스퍼기어 작도법 [영상 포함]
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안녕하세요. 메카럽입니다.
이번 포스팅에서는 전산응용기계제도기능사 실기를 준비하시는 분들에게 도움이 되고자 준비를 하게 되었습니다. 이번 포스팅에서 다룰 동력전달장치는 아마 실기를 준비하고 계시는 분들에게 가장 친숙하지 않을까 생각합니다.
이번 포스팅에서는 동력전달장치 중에서도 가장 작도가 쉬운 스퍼기어에 대해 알아보도록 하겠습니다. 그럼 시작해 볼까요?
동력전달장치 연습 도면
위 도면은 아마 기능사 또는 산업기사등을 공부하고 계신 분들이라면 누구나 한 번쯤 그려봤을 도면입니다. 공부하시는 분들 누구나 가지고 계실 도면이라 PDF로 파일 첨부는 따로 안하겠습니다.
위 도면에서 가장 먼저 작업할 부품은 스퍼기어입니다.
스퍼기어 작도법
스퍼기어를 작도하기에 앞서 가장 먼저 확인해야 하는 부분은 모듈(M)과 잇수(Z)입니다.
위 도면에서 모듈(M)값은 2, 잇수(Z)는 34개 입니다. 이 두 가지 값을 가지고 먼저 파악해야하는 것은 피치원지름(P.C.D)과 전체 이높이를 확인해야 합니다.
피치원 지름과 모듈, 전체 이 높이를 아직 모르시는 분들은 아래 그림을 참조하세요.
여기서 위 값을 구하는 식을 알아보도록 하겠습니다.
▶ 피치원 지름(Dp) = 모듈(M) x 잇수(Z)
▶ 전체 이 높이 = 모듈(M) x 2.25
▶ 스퍼기어 바깥지름 = 피치원지름+(2M)
위 식을 보시더라도 시험에서 왜 모듈과 잇수를 주어주는지 아시겠죠?
그럼 본격적으로 스퍼기어를 그려보겠습니다.
1. 위 식대로 일단 스퍼기어의 각각의 위치를 간격띄우기(Offset)을 이용해 마련합니다.
2. 스퍼기어의 폭은 규격이 정해져 있지 않기 때문에 측정합니다.
3. 이후에 키홈을 작업합니다. 키홈은 먼저 스퍼기어가 조립되어 있는 부분의 축 지름을 측정합니다.
4. 측정된 지름(Φ18mm)을 토대로 규격집에서 t2값과 b2값을 찾습니다.(아래 그림 참조)
5. t2값과 b2값을 찾으면 열쇠구멍 모양의 키홈을 작업합니다. 키홈 작업은 아래 그림 참조하세요.
6. 위 그림대로 도면이 완성되었다면 축이 껴지는 입구 부분은 모따기를 해주세요. 이 때 모따기 위치는 위 그림과 같이 앞 뒤가 없는 평기어 일때는 양쪽 모두 모따기를 해주고 보스가 있어서 입구가 명확할 때는 조립이 이루어지는 입구에만 모따기 해주세요.
모따기 할 때 주의할 점이 있는데요. 주의할 점은 아래 그림을 참조해주시기 바랍니다.
위 그림처럼 윗 부분의 모따기 선은 완벽한 원의 끝까지 가는 것이 아닌 키홈으로 인해 중간에 잘리므로 선의 높이가 달라집니다. (비교 방법은 아래 영상을 참조해주시면 됩니다.)
7. 키 홈까지 완료 하였다면 중간 파인 부분을 측정을 통해 작업해주시면 됩니다.
8. 모든 객체 작업이 완료되면 단면부분은 ANSI31 무늬를 이용해 해칭 해주세요.
9. 해칭까지 완료되면 치수 및 공차, 표면거칠기, 기하공차, 요목표를 그리고 완성해주세요.(아래 도면 참조)
스퍼기어의 기하공차는 대부분 평기어 일때는 위와 같이 정해져 있다고 생각하시면 됩니다.
단, 흔들림 공차값은 그때 그때 달라지겠지요. 위 도면에서는 기어의 바깥지름이 72mm이므로 IT공차부분의 5급을 찾으면 아래 그림과 같이 13이 정해지는데 단위가 ㎛이므로 0.013이 되는 것입니다.
키홈의 일반공차 및 끼워맞춤 공차도 역시 규격집에 나와 있으니 빼먹지 마시고 무조건 적어 주셔야 합니다.
위 그림과 같이 축의 중간에 키홈이 있는 경우는 보통형이며 키홈이 축의 끝부분까지 다 파여 있는 경우 미끄럼키를 적용해야 하므로 활동형이 되는 것입니다. 이번 도면에서는 중간에 키 홈이 있으므로 보통형으로 정해주시면 됩니다.
또한, 자주 하시는 질문은 요목표의 크기입니다. 요목표의 크기는 따로 정해 진 것이 없으므로 알맞은 크기로 만들어 주시면 됩니다. 요목표의 상세 Layer는 아래와 같습니다.
이렇듯 간단한 스퍼기어 도면이라고 해도 신경써야 하는 부분이 있으므로 깎이지 말아야 하는 부분에서 실수를 하지 않으시기 바랍니다.
스퍼기어 작도 영상
영상 시청전에
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이상으로 스퍼기어 작도법을 알아보았습니다. 다음 전산응용기계제도기능사 포스팅은 V-벨트 풀리에 대해 알아보도록 하겠습니다.
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인벌류트 치형의 스퍼기어(평기어) 3d모델링하는 방법 [퓨전360 fusion360]
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인벌류트 치형의 스퍼기어 3d모델링 완전정복
안녕하세요. 일상생활 속에서 기술과 공학을 쉽게 접할 수 있도록 힘쓰고 있는 크리에이터 K입니다.
이번 포스팅은 인벌류트 치형의 스퍼기어(평기어)를 fusion 360(퓨전 360)으로 모델링하는 방법입니다. 필자가 주로 사용하는 3d모델링 소프트웨어 fusion360의 경우 유져 인터페이스가 꾸준히 변경되고 있지만 스퍼기어를 모델링하는데 문제가 되지 않습니다. 대부분 기본 명령과 옵션을 사용해서 그리기 때문에 타사 3d모델링 소프트웨어를 사용해도 쉽게 할 수 있을 것입니다.
인벌류트 치형의 스퍼기어를 3d모델링하려면 기어의 개념, 원리, 전문용어, 공식 등 세부적인 내용까지 알아야 하는데 처음부터 이론 공부에 집중하면 그리기도 전에 지칠 수 있으니 3d모델링 단계에서는 그냥 넘어가셔도 좋습니다. 기어를 제대로 이해하고 그리는 것이 중요하지만 전혀 모른다고 못 그리는 것은 아닙니다. 처음에는 무조건 따라 만드는 것부터 도전해보시길 바랍니다.
Step 1. 스퍼기어와 관련된 Parameter 변수 입력하기
스퍼기어를 그리기 위해 필요한 값과 다양한 공식을 Parameter 변수에 저장하기 위해 MODIFY –> Change Parameters를 클릭합니다.
MODIFY –> Change Parameters 클릭하기
User Parameters 옆의 “+”를 클릭합니다
“+” 클릭하기
Add User Parameter 입력창이 나타납니다.
Add User Parameter 입력창
다음과 같이 스퍼기어와 관련된 User Parameter를 순서대로 모두 입력합니다. 대소문자, 숫자, 단위(unit)가 틀리지 않도록 특히 주의합니다. 노안 때문에 직접 입력하기 어려우신 분들을 위해 Parameter 변수를 모두 입력한 퓨전 360 파일을 첨부하니 퓨전 360으로 업로드해서 바로 사용하면 됩니다.
스퍼기어 파라미터 변수 v2.f3d 0.04MB 스퍼기어와 관련된 Parameter 변수 입력 완료
이번에 만드는 인벌루트 치형의 스퍼기어 규격은 다음과 같습니다.
모듈(M) : Module = 1
잇수(Z) : NumberOfTeeth = 20
압력각(알파) : PressureAngle= 20도
모듈(Module) M은 기어 톱니의 크기를 나타내는 값으로 피치원 지름(PCD)을 톱니의 잇수(Z)로 나눈 값입니다. 피치원은 두 개의 톱니바퀴가 맞물리면서 돌아갈 때, 서로 접하는 점을 이어서 만든 원입니다.
모듈(M) = 피치원 지름(PCD) ÷ 잇수(Z)
예를 들어 피치원 지름이 20mm이고 잇수가 20이면, 모듈 = 20 ÷ 20 = 1이 됩니다. 모듈이 크면 톱니의 크기가 크고 모듈이 작으면 톱니의 크기가 작다는 것을 의미합니다.
KS표준 구격에 의하면 압력각은 피치점에서 그 반경선과 치형의 접선이 이루는 각이라고 정의합니다. 다음의 이미지를 참고하시길 바랍니다.
압력각이란?
Step 2. 스케치 작업 평면에 원 4개 그리기
스퍼기어를 그리려면 4개의 중요한 원이 필요합니다. 제일 바깥부터 이끝원, 피치원, 기초원, 이뿌리원입니다. CREATE > Create Sketch 명령을 사용해서 XY 작업 평면에 다음과 같이 적당한 크기로 원 4개를 그린 후에 각각 치수를 입력합니다.
적당한 크기로 이끝원, 피치원, 기초원, 이뿌리원 그리기
각 원에 치수를 입력(단축키 D)할 때 수치 대신 앞에서 입력했던 Parameter 변수를 이용합니다.
이끝원(제일 바깥원)의 지름 : TipDiameter = PitchDiameter + ( 2 * Module ) * 1 mm
피치원(중심에서 세 번째 원)의 지름 : PitchDiameter = NumberOfTeeth * Module * 1 mm
기초원(중심에서 두 번째 원)의 지름 : BaseDiameter = PitchDiameter * cos(PressureAngle)
이뿌리원(중심에서 첫 번째 원)의 지름 : RootDiameter = PitchDiameter – ( 2.5 * Module ) * 1 mm
Parameter 변수를 사용해서 이끝원, 피치원, 기초원, 이뿌리원에 치수 입력하기
Step 3. 수직선과 각도선 그리기
원의 중심점을 지나는 수직선을 먼저 그리고 그 수직선으로부터 5도 단위로 반시계 방향으로 중심점을 지나는 각도선 10개를 그려줍니다. 각도선의 각도와 각도선의 개수는 인벌류트 곡선을 얼마나 정밀하게 그리느냐에 따라 변동될 수 있습니다.
수직선과 각도선 그리기
Step 4. 접선 그리기
기초원(중심에서 2번째 원)과 중심점을 지나는 10개의 각도선이 만나는 각각의 교점에 적당한 길이의 짧은 직선 10개를 그려줍니다(단축키 L).
기초원과 각도선의 교점에 짧은 직선 10개 그리기
CONSTRAINTS 조건에서 왼쪽에서 3번째 (원에 직선이 접하는) Tangent 명령 클릭하고 위에서 그린 적당한 길이의 짧은 직선과 기초원을 각각 클릭해서 짧은 직선이 기초원에 접하는 접선이 되도록 합니다.
짧은 직선을 기초원에 접하는 접선으로 만들기
p_1은 기초원의 원둘레(원주, 360도)중 5도에 해당되는 원둘레 값이 저장된 Parameter 변수입니다. p_1을 사용해서 첫 번째 접선의 치수를 입력합니다(단축키 D).
Parameter 변수 p_1을 사용해서 첫 번째 접선의 치수 입력하기
같은 방법으로 두 번째부터 열 번째까지 접선의 치수를 차례대로 입력합니다. Parameter 변수 p_1에 각각 2부터 10을 곱한 값, 즉 2*p_1부터 10*p_1까지 사용해서 나머지 접선의 치수를 입력합니다(단축키 D).
Parameter 변수를 사용해서 나머지 접선의 치수 입력하기
Parameter 변수를 사용해서 접선 10개에 치수를 모두 입력한 상태입니다. 접선의 길이가 첫 번째 0.82mm부터 마지막 8.20mm까지 점점 길어지는 모양입니다.
Parameter 변수를 사용해서 접선의 치수를 모두 입력한 상태
Step 5. 인벌루트 치형 그리기
1) 치형의 오른쪽 곡선 그리기
중심을 지나는 수직선과 기초원의 교점 및 중심을 지나는 수직선과 이뿌리원의 교점에 CREATE –> Point 명령을 사용해서 각각 point1, point2를 생성합니다.
CREATE –> Point 명령을 사용해서 point1, point2 찍기
CREATE –> Spline 명령을 사용해서 접선 10개의 끝점과 point1, point2를 모두 스플라인으로 연결해서 치형의 오른쪽 곡선을 그립니다. 마치 기초원에 감긴 실을 늘어지지 않게 당긴 상태에서 풀어갈 때 실 끝이 그리는 곡선처럼 그려지는데 이 곡선을 인벌류트 곡선이라고 하며 치형의 곡선으로서 널리 사용되고 있습니다.
접선 10개의 끝점, point1, point2을 모두 스플라인으로 연결해서 치형의 오른쪽 인벌류트 곡선 그리기
2) 치형의 중심선 그리기
스플라인으로 연결한 치형의 오른쪽 인벌류트 곡선과 피치원(중심에서 3번째 원)의 교점에 CREATE –> Point 명령을 사용해서 point3을 생성합니다.
치형의 오른쪽 인벌류트 곡선과 피치원의 교점에 point3 찍기
원의 중심점에서 point3까지 연결하는 법선을 그리고 나서 점선으로 변경(단축키 X)해서 보조선으로 처리합니다.
원의 중심점과 point3을 연결하는 법선 그리기
지금까지 인벌류트 치형의 스퍼기어를 그리기 위해 여러 종류의 선을 이용했습니다. 중심을 지나는 수직선, 5도 단위의 각도선, 기초원에 접하는 접선들을 모두 점선의 보조선으로 처리(단축키 X)해서 4개의 원과 치형의 오른쪽 곡선은 남겨둡니다.
4개의 원과 치형의 오른쪽 곡선만 남기고 모두 보조선 처리하기
치형의 오른쪽 곡선이 완성되었기 때문에 치형의 왼쪽 곡선은 Mirror 명령으로 훨씬 쉽게 그릴 수 있습니다. 적당한 위치에 원의 중심점을 지나는 Mirror Line(대칭선)을 그립니다. 원의 중심에서 point3에 연결한 법선과 Mirror Line 사이의 각도 치수는 Parameter 변수 mirrorAngle을 입력(단축키 D)하고 Mirror Line도 점선으로 변경해서 보조선으로 처리합니다(단축키 X).
MirrorAngle = ( 360 / ( NumberOfTeeth * 4 ) ) * 1 deg = 360 deg / 20 x 4 = 4.5 deg
적당한 위치에 원의 중심점을 지나는 Mirror Line 그리기 및 Parameter 변수 MirrorAngle로 치수 입력하기
3) 치형의 왼쪽 곡선 그리기
CREATE –> Mirror 명령을 사용해서 치형의 왼쪽 곡선을 그립니다.
Mirror 명령을 사용해서 치형의 왼쪽 곡선 그리기
치형의 왼쪽 곡선이 쉽게 완성되었습니다. 치형의 오른쪽 곡선, 왼쪽 곡선, 이끝원, 이뿌리원으로 둘러싸인 폐곡선이 톱니 1개의 크기가 됩니다.
톱니 1개의 크기는 치형의 오른쪽 곡선, 왼쪽 곡선, 이끝원, 이뿌리원으로 둘러싸인 폐곡선
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Step 6. 중심 구멍 그리기
스퍼기어 중심 구멍의 크기나 모양은 사용자의 조건에 맞게 그립니다. 여기에서는 단순하게 지름 6mm 원 구멍을 그리겠습니다.
지름 6mm의 중심 구멍 그리기
Step 7. 백 래시(backlash) 주 기
3d모델링 데이터만 필요하면 백래시는 별로 중요하지 않습니다. Step 7과 Step 8은 건너뛰고 Step 9로 넘어가도 좋습니다.
백래시는 한쌍의 기어를 맞물렸을 때 톱니면 사이에 생기는 틈새를 말하는데요. 컴퓨터 세상에서는 틈새가 없어도 잘 돌아가지만, 현실세계에서 두 기어가 물리적으로 맞물려서 매끄럽게 회전하려면 적절한 값의 백래시가 필요합니다. 너무 뻑뻑하거나 헐렁하지 않도록 기어 톱니 모양에(치형)에 적절한 값의 백래시를 줍니다.
MODIFY > Offset 명령을 사용해서 기어 치형의 왼쪽 곡선, 위쪽 이끝원, 오른쪽 곡선을 각각 안쪽 방향으로 줄이는 치형을 새로 생성합니다. 사용자의 조건에 따라 백래시가 불필요하거나 백래시 값이 달라질 수 있습니다. 필자는 치형의 왼쪽 곡선, 이끝원, 오른쪽 곡선에 Offset 값으로 모두 0.1mm씩 주겠습니다.
1) 먼저 치형의 오른쪽 곡선을 Offset 명령을 사용해서 안쪽으로 0.1mm 줄여줍니다 (빨간색 선) .
치형의 오른쪽 곡선 0.1mm Offset
2) 이어서 치형의 왼쪽 곡선을 Offset 명령을 사용해서 안쪽으로 0.1mm 줄여줍니다 (빨간색 선) .
치형의 왼쪽 곡선 0.1mm Offset
3) 마지막으로 치형의 위쪽 이끝원을 Offset 명령을 사용해서 안쪽으로 0.1mm 줄여줍니다 (빨간색 선) .
한쪽 기어 톱니의 끝부분은 상대 기어의 이뿌리원과 맞물리는데 Parameter 변수에 이미 일정한 값의 틈새가 반영되어 있기 때문에 이 부분은 백래시를 추가로 주지 않고 넘어가도 좋습니다.
이끝원 0.1mm Offset
백래시를 주기 전의 치형은 점선으로 변경(단축키 X)해서 보조선 처리를 합니다. 백래시를 주기 위해 Offset 명령으로 새로 생성한 치형은 남겨둡니다.
Offset 명령으로 새로 생성한 치형의 왼쪽 곡선, 오른쪽 곡선, 이끝원은 실선으로 표시
Step 8. 새로 생성한 치형 보정하기
백래시를 주는 과정에서 한 가지 문제가 생겼네요. 백래시를 주기 위해 Offset 명령으로 새로 생성한 치형의 오른쪽 곡선과 왼쪽 곡선이 이뿌리원(중심에서 첫 번째 원)과 만나지 않아 틈새 생긴 것입니다. 틈새가 너무 작아서 육안으로는 잘 안 보입니다. 이렇게 톱니 1개를 둘러싼 외곽선이 폐곡선이 아닌 열린 상태가 되면 나중에 톱니 1개를 Extrude(돌출, 단축키 E)할 때 문제가 생깁니다. 따라서 작업 화면을 최대한 확대해서 새로 생성한 치형이 이뿌리원과 만나서 폐곡선이 되도록 보정작업이 필요한데요. 짧은 직선으로 각각 연결해주면 쉽게 해결할 수 있습니다.
보정이 필요한 치형의 오른쪽 곡선과 왼쪽 곡선
작업화면을 최대한 확대해서 보면 다음과 같이 Offset 명령으로 새로 생성한 치형의 오른쪽 곡선과 이뿌리원이 만나지 않아 틈새가 있습니다.
새로 생성한 치형의 오른쪽 곡선과 이뿌리원 사이의 틈
1) 새로 생성한 치형의 오른쪽 곡선과 이뿌리원이 만나도록 짧은 직선을 추가로 연결합니다.
치형의 오른쪽 곡선과 이뿌리원이 만나도록 짧은 직선을 추가로 연결
2) 같은 방법으로 새로 생성한 치형의 왼쪽 곡선과 이뿌리원이 만나도록 짧은 직선을 추가로 연결합니다.
치형의 왼쪽 곡선과 이뿌리원이 만나도록 짧은 직선을 추가로 연결
백래시를 주기 위해 새로 생성한 치형은 이제 열린 곡선에서 폐곡선으로 변경되었습니다. 치형의 외곽선을 안쪽으로 0.1mm씩 줄였기 때문에 치형의 크기가 이전(점선)보다 이후(실선)에 더 작아진 것을 볼 수 있습니다. 따라서 두 기어가 맞물렸을 때 두 톱니 사이에 0.2mm(=0.1+0.1)의 틈새(백래시)가 생기게 됩니다.
Offset 명령과 보정 작업으로 새로 생성한 치형
인벌류트 스퍼기어의 스케치가 모두 완성되었습니다. FINISH SKETCH를 누르고 SKETCH 작업화면을 빠져나옵니다.
Step9. 스퍼기어 몸체 돌출(EXTRUDE)하기
스퍼기어의 몸체 스케치만 선택해서 New Body 옵션으로 5mm 돌출해줍니다(단축키 E).
스퍼기어의 몸체 돌출하기
Step 10. 톱니 1개 돌출(EXTRUDE)하기
같은 방법으로 스퍼기어의 톱니 1개의 스케치를 선택해서 New Body 옵션으로 5mm 돌출해줍니다(단축키 E).
스퍼기어의 톱니 1개 돌출하기
Step 11. 톱니 20개 생성하기
CREATE > Pattern > Circular Pattern 명령을 사용해서 스퍼기어의 톱니 20개를 생성합니다.
스퍼기어의 톱니 20개 생성하기
스퍼기어의 몸체와 톱니 20개는 다음과 같이 모두 분리된 body이므로 Combine 명령을 사용해서 하나의 body로 합쳐줄 필요가 있습니다.
스퍼기어의 몸체와 톱니 20개는 모두 분리된 body임
Step 12. Combine 하기
MODIFY > Combine 명령을 사용해서 Join 옵션으로 스퍼기어의 몸체와 톱니 20개를 하나의 body로 생성합니다.
스퍼기어의 몸체와 톱니 20개를 하나의 body로 만들기
마침내 인벌루트 치형의 스퍼기어 3d모델링을 완성하였습니다.
인벌루트 치형의 스퍼기어 3d모델링 완성
지금까지 fusion 360을 사용해서 인벌류트 치형의 스퍼기어를 3d모델링하는 방법을 구체적으로 살펴보았습니다. 스퍼기어 3d모델링은 알면 쉬운데 모르면 복잡한 작업입니다. 지금까지 잘 따라와서 성공하신 분들께는 축하의 말씀을 드립니다.
Save As Mesh
3d모델링을 마친 후에 Save AS Mesh 명령을 사용하면 STL 파일로 저장할 수 있습니다. 큐라(cura) 또는 프루사 슬라이서(prusa slicer)와 같은 슬라이싱 소프트웨어에서 STL 파일을 불러오고 출력 조건을 설정하면 Gcode를 생성할 수 있습니다. SD카드를 사용해서 3D프린터로 GCode를 업로드하면 3d프린팅을 시작할 수 있습니다. 3d모델링에만 만족하지 않고 3d프린터를 사용해서 인벌류트 치형의 스퍼기어를 직접 출력해보면 어떨까요?
다음 영상은 fusion360 초기에 만든 것인데 본문의 글과 별 차이가 없습니다. 인벌류트 치형의 스퍼기어 3d모델링하는데 참고하면 도움이 될 것입니다.
인벌류트 치형의 스퍼기어 3d모델링 완전정복
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오토캐드 기계제도 실무 실습 동력전달 기계부품 스퍼기어 평기어 그리기 (스퍼기어 요목표 및 기어 전체 이높이 계산, 피치원 계산 내용 포함)
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오토캐드 기계제도 실무 실습 동력전달 기계부품 스퍼기어 평기어 그리기 (스퍼기어 요목표 및 기어 전체 이높이 계산, 피치원 계산 내용 포함)
1, 활용 프로그램 : 오토캐드 2014
2, 작업내용 :
(1) 기계부품중, 동력전달용 스퍼기어(평기어) 부품을 제도합니다.
(2) 2차원 형상을 제도하고, KS규격에 알맞게 치수 및 치수공차, 끼워맞춤공차, 표면거칠기, 기하공차, 주서 등을 작성합니다.
3, 특이사항 :
(1) 도시되고 지시없는 모따기는 C1으로 제도합니다.
(2) 도시되고 지시없는 모깍기는 R3로 제도합니다.
(3) XL, L, SC, TOL, LE, DLI, DAN, ED, TR, BR, C, CHA, CO, M, F, MI, AR, POL, MA, … 기타 캐드 명령어 단축키를 활용하여 제도합니다.
(4) Ctrl + 1 옵션 기능을 활용하여, 지름기호 (파이) 를 입력하도록 합니다. 파이기호는 %%c 를 입력하여 작성합니다. (기타, 플러스마이너스 기호는 %%p 이며, 각도의 도 기호는 %%d 입니다.)
(5) 치수공차는 “윗치수공차^아랫치수공차” 형식으로 입력하도록 합니다.
(6) 기어의 전체 이 높이는, 모듈 * 2.25 로 계산합니다. 여기서는 모듈이 2 임으로, 2 * 2.25 = 4.5 mm가 전체 이 높이입니다. (기어 피치원 P.C.D 값은, 모듈 * 잇수로 계산합니다.)
(7) 스퍼기어 요목표는, 특정된 틀의 크기가 없으므로 도면에 적당한 크기로 제도하도록 합니다.
4, 문의 연락처 :
-. www.toyskorea.com
-. 010-2696-7013
5, 도면 다운로드 URL :
오토캐드 기계제도 실무 실습 동력전달 기계부품 스퍼기어 평기어 그리기 (스퍼기어 요목표 포함).pdf 0.05MB
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키워드에 대한 정보 스퍼 기어 그리기
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