機械装置では、工作機械、自動車に使用される変速機や差動装置、自動車に広く使用される減速機など、より大きな伝達比、つまり変速や後進を得るために、複数対の歯車を使用する必要があることがよくあります。エンジニアリング。 このように複数対の歯車から構成される伝達系を歯車列、あるいは略して歯車列といいます。
伝達時に各歯車の軸位置が固定されているかどうかに応じて、歯車列は固定軸歯車列と遊星歯車列の 2 つの基本タイプに分けられます。 すべての歯車の幾何学的な軸位置は伝達中に固定されており、この種の歯車列を固定軸歯車列と呼びます。
伝達中、歯車 g の幾何軸は歯車 a、b と部材 H の共通軸の周りに回転し、このような歯車列は遊星歯車列になります。 自由度の違いにより、遊星歯車機構は遊星歯車機構と差動歯車機構に分けられます。 遊星歯車列には 1 つの自由度があり、遊星歯車列には 2 つの自由度があります。
1. 輪列の伝達比
輪列の初めの駆動輪と終端の従動輪の速度の比を輪列の伝達比といい、iは回転角の大きさを表します。
式中、n1 - 駆動輪 1 の速度、r/min。 nk—駆動輪の速度、r/min。
2. 歯車列の役割
2.1 離れた2軸間の動きと力の伝達を実現
歯車伝動において、主軸と従動軸との距離が比較的長い場合、一対の歯車のみで伝動すると、必然的に歯車のサイズが大きくなってしまいます。 このように、増加する機械の構造サイズと重量、廃棄物、製造設備はすべて不便です。 ２対の歯車からなる歯車列を変速機の代わりに使用すると、歯車のサイズを大幅に小さくでき、製造や設置も容易になります。
自転車のギアの切り替えの仕組み
2.2 シャント伝送の実現
歯車列を使用することにより、1 つの駆動軸で複数の従動軸を同時に回転駆動し、必要なさまざまな速度を得ることができます。
2.3 可変速伝送の実現
駆動軸の速度が一定の場合、歯車列を使用することで従動軸はさまざまな作動速度を得ることができます。 この種の変速機を可変速変速機と呼びます。 自動車、工作機械、クレーンなどの多くの機械には可変速ドライブが必要です。
写真
▲ギヤトランスミッション
2.4 より大きな伝達比を得る
固定軸歯車列または遊星歯車列を使用することにより、大きな伝達比が得られます。
大きな伝達比を得るために固定軸歯車列を使用すると、多段の歯車伝動が必要となり、伝動装置の構造が複雑かつ大型となる。 遊星歯車機構を使用すると、少数の歯車だけで大きな伝達比が得られます。 遊星歯車システムは複数の遊星歯車を使用して負荷を分担し、内部噛合伝達を使用することが多いため、内部歯車の中央のスペースが合理的に使用され、入力軸と出力軸が同軸上にあるため、遊星減速機の耐荷重能力が大幅に向上します。 改良され、径方向の寸法が非常にコンパクトになりました。 同じ出力と伝達比の条件下で、遊星減速機の体積と重量は、固定軸の歯車列減速機に比べてわずか 1/2 ～ 1/3 です。
写真
2.5 動きの合成と分解を実現する
機械では、運動の合成と分解を実現するために、2 自由度の差動遊星歯車機構が使用されます。 これは遊星歯車機構のユニークな機能です。
運動合成：差動歯車列は2自由度を持ち、3つの基本要素のうちいずれか2つの動きが与えられた場合にのみ、3番目の基本要素の動きが決定されます。 つまり、3 番目の基本コンポーネントの動作は、他の 2 つの基本コンポーネントの動作を合成したものになります。
写真
▲かさ歯車差動歯車列（運動合成）
運動分解: 差動歯車列を使用すると、1 つの基本コンポーネントの回転を、必要な比率に従って他の 2 つの基本コンポーネントの回転に分解することもできます。
写真
▲自動車ディファレンシャル（運動分解）
最後に背の高いものを見てみましょう
高速鉄道歯車継手の動作原理の3Dデモアニメーション
歯車の誕生、加工工程がこんなに複雑だとは思わなかった
