기어란 ?
기어는 치형이 원통형 또는 원추형의 형상에 동일한 간격으로 절삭되어 있는 기계 부품입니다. 기어는 이러한 한 쌍의 부품을 맞물려서 원동축에서 피동축으로 회전과 동력을 전달하는데 사용됩니다. 기어는 형상에 따라 인벌류트, 사이클로이드, 트로코이드 기어로 분류됩니다. 또한 축의 위치에 따라 평행축, 교차축, 어긋난 축 기어 등으로 분류할 수 있습니다. 기어의 역사는 오래되어 기원전 고대 그리스의 아르키메데스의 저서에서도 찾아 볼 수 있습니다.
기어의 종류
평행축, 교차축, 어긋난 축과 같은 축의 위치에 따라 평기어, 헬리컬기어, 베벨기어, 웜기어, 랙기어 등 다양한 종류의 기어가 있습니다.
기계를 설계하기 위해서는 기어 종류에 따라 동력전달이 어떻게 이루어지는지 정확하게 이해해야 합니다. 표준기어를 사용한다 하더라도 치수(모듈, 잇수, 비틀림각, 치폭 등), 정밀도 등급(ISO,AGMA,DIN), 열처리 및 연마의 필요성, 허용 토크 및 효율 등의 요소를 고려해야 합니다.
이 페이지 외에도 “기어기술자료” 에서 기어에 대한 보다 자세한 기술정보를 제공하고 있습니다. (별도의 PDF 페이지)
이 목록 아래에는 웜기어, 랙&피니언, 베벨기어 등 각각의 기어에 대한 상세한 설명이 나와 있습니다. PDF를 보기 어려운 경우에는 이 페이지를 참조해 주십시오.
기어에 대해서는 아래에 나와 있는 기어의 종류에 대한 일반적인 지식부터 공부하는 것이 좋습니다. 그러나 아래의 기어 외에도 페이스 기어, 헤링본 기어(더블 헬리컬기어), 크라운 기어, 하이포이드 기어 등이 있습니다.
-
평기어
원통형 표면에 치형을 가공한 원통형 기어입니다. 평기어는 평행축 기어에 속하며, 축과 평행하게 치형이 가공되어 있는 원통형 기어입니다. 평기어는 비교적 쉬운 생산 공정으로 높은 정밀도로 생산할 수 있어 가장 널리 사용되는 기어입니다. 평기어는 축 방향의 하중(스러스트 하중)이 걸리지 않는 것이 특징입니다. 한 쌍의 기어에서 큰 쪽을 “기어: 작은 쪽을 “피니언” 이라고 합니다.
평기어는 여기를 클릭
A sketch of spur gears
-
헬리컬기어
헬리컬기어는 평기어와 같이 평행 축으로 사용되며 비틀어진 잇줄을 가진 원통형 기어입니다. 헬리컬기어는 평기어보다 물림율이 우수하고 소음이 적으며 더 큰 동력을 전달 할 수 있어 고속회전을 필요로 하는 곳에 적합합니다. 헬리컬기어는 축방향(스러스트)력이 발생하므로 축방향력에 충분히 견딜수 있는 스러스트 베어링을 사용해야 합니다. 헬리컬기어는 오른쪽(우)비틀림과 왼쪽(좌)비틀림의 제품으로 조립되므로 비틀림 방향에 주의하십시오.
헬리컬기어는 여기를 클릭
A sketch of helical gears
-
랙 기어
직선의 사각 또는 원형 봉의 평면에 같은 크기, 모양의 치형을 같은 간격으로 절삭한 것을 랙기어라고 합니다. 랙기어는 원통형 기어에서 피치원 직경이 무한대인 직선 기어입니다. 피니언과 함께 사용하여 회전운동을 직선운동으로 변환시킵니다. 랙기어는 크게 직선 랙기어와 헬리컬 랙기어로 나눌 수 있지만, 잇줄은 둘 다 직선입니다. 양단가공을 통하여 랙기어의 끝과 끝을 연결하여 얼마든지 길게 연결하여 사용할 수 있습니다.
랙기어는 여기를 클릭
A sketch of gear rack
-
베벨기어
베벨기어는 서로 교차하는 두 축에서 동력을 전달할 때 사용하는 원추형의 기어입니다. 베벨기어는 치형을 원추면을 따라 가공하여 원추상에 피치면이 있습니다. 베벨기어의 종류로는 직선 베벨기어, 헬리컬 베벨기어, 스파이럴 베벨기어, 마이터 기어, 앵귤러 베벨기어, 크라운기어, 제롤 베벨기어와 하이포이드 기어가 있습니다.
베벨기어는 여기를 클릭
A sketch of bevel gears
-
스파이럴 베벨기어
스파이럴 베벨기어는 나선형의 치형을 가진 베벨기어입니다. 치형 물림율이 높으므로 직선 베벨기어보다 효율, 강도, 진동 및 소음 면에서 우수합니다. 다만 생산하기가 어렵다는 단점이 있습니다. 또한 치형이 휘어져 있으므로 축방향력(스러스트)이 발생합니다. 스파이럴 베벨기어 중에서 비틀림각이 거의 0인 기어를 제롤 베벨기어라고 합니다.
스파이럴 베벨기어는 여기를 클릭
A sketch of spiral bevel gears
-
나사기어
나사기어는 비틀림각이 45°이면서 같은 비틀림 방향을 가진 평행축도 교차축도 아닌 한 쌍의 기어입니다. 점 접촉으로 인하여 동력전달 효율이 낮으므로 큰 동력 전달에는 적합하지 않습니다. 치면이 미끄러지면서 동력을 전달하므로 윤활에 특히 주의를 기울어야 합니다. 모듈만 같으면 잇수의 조합에 제한이 없습니다.
나사기어는 여기를 클릭
A sketch of screw gears
-
마이터기어
베벨기어에서 감속비가 1:1인 기어를 마이터기어라고 합니다. 속도 변경없이 동력전달 방향만 바꾸는데 사용합니다. 직선 마이터기어와 스파이럴 마이터기어가 있습니다. 스파이럴 마이터기어는 회전방향과 비틀림 방향에 따라 축방향력(스러스트)이 발생하므로 축방향력에 충분히 견딜 수 있는 베어링을 사용해 주십시오. 일반적인 마이터기어는 축각이 90°인 반면, 축각을 임의로 설정한 마이터기어를 앵귤러 마이터 기어라고 합니다.
마이터기어는 여기를 클릭
A sketch of miter gears
-
웜기어
축을 나사 모양으로 절삭한 것을 웜, 상대기어를 웜휠이라고 합니다. 교차하지 않는 축으로 사용할 때 함께 웜기어라고 합니다. 웜과 웜휠은 원통형 형상만 있는 것은 아닙니다. 접촉률을 높일 수 있는 모래시계형도 있지만 제작하기가 어렵습니다. 기어 표면이 미끄러지면서 접촉하므로 최대한 마찰을 줄여야 합니다. 이러한 이유로 웜은 좀 더 단단한 재질을 사용하고 웜휠은 부드러운 재질을 사용합니다. 미끄럼 접촉으로 전달 효율이 낮지만 회전은 부드럽고 소음이 없습니다. 웜의 리드각이 작을 경우에는 셀프록킹 현상이 발생합니다.
웜기어는 여기를 클릭
A sketch of worm gears
-
인터널기어
인터널기어는 원통의 내측에 치형을 가공하여 평기어와 한 쌍으로 사용합니다. 인터널기어는 주로 유성감속기나 기어커플링 등에 사용됩니다. 인벌류트 간섭, 트로코이드 간섭, 트리밍 간섭의 문제로 인해 인터널기어와 외접기어의 잇수에 제한이 있으므로 주의하여 주시기 바랍니다. 인터널기어와 외접기어가 맞물릴 때의 회전방향은 같습니다만, 두 개의 외접기어가 맞물릴 때의 회전 방향은 반대입니다.
인터널기어는 여기를 클릭
A sketch of internal gear