- 표준 기어의 기본 공식을 이용한 내접(내치, 인터널) 기어 모델링 방법을 솔리드웍스로 설명
- 전산응용기계제도기능사, 기계설계기사/산업기사 등 자격증 취득뿐만 아니라, 기어 공식에 따른 모델링 방법으로 각종 규격 공식을 대입한 설계 관련 직무에 도움이 될 수 있다.
이미, 이전 포스팅에서 인벌류트 곡선으로 생성되는 표준 스퍼기어(평기어) 제도 및 모델링 방법과 기어에 대한 각종 공식을 자료와 설명으로 강의하였다.
이번 시간에는 일반적인 스퍼기어 보다 상대적으로 많이 공개되지 않은 인터널 기어 또는 내치기어로 불리는 내접기어를 제도하고, 모델링하는 방법에 대해서 강의를 시작한다.
내접기어란? 쉽게 기어의 이가 안쪽으로 가공되어, 맞물리는 외측 기어와 한쌍으로 동력을 전달하는 기어 장치이다.
또한, 내접 기어와 외접 기어의 회전 방향이 같고, 감속비를 크게 만들어야 할 때 사용하며, 주로 오일펌프, 유성 기어 장치 및 변속기등에 사용하고 있으며, 회전 변환이 필요한 각종 기계 장치에서도 상용되고 있다.
표준 인터널 기어(내접, 내치) 치형 및 기본 공식
이전 강의에서도 언급했지만, 100% 인벌류트 곡선을 가진 치형은 아니며, 최대한 근접하게 2D제도 및 3D모델링할 수 있는 방법을 소개하는 것으로, 솔직히 각종 블로그나 영상 미디어에 올라와 있는 단순히 표현만을 목적으로 하는 제도 및 모델링 방법은 아님으로, 충분한 연습이 필요하다.
가공에 직접적으로 사용할 수는 없지만(느낌상, 플라스틱 사출 쪽으로는 사용할 수 있을 것 같다. ㅋ), 어느 정도 물리적인 흐름을 파악하거나, 해석에서는 어느 정도 근삿값을 찾지 않을까? 생각한다.
시작하기 전에 표준 스퍼기어를 작성하는 방법에 대해서 먼저 아래 링크를 통해 공부해 볼 필요는 있을 것이다.
인벌류트 곡선 표준 기어 제도 및 모델링 방법
표준 스퍼기어(평기어)를 모델링하기 위해서 필요한 스케치를, 실제 기어의 인벌류트 곡선에 최대한 근접한 방법으로 작성하고, 기어 작도 공식을 대부분 이용하는 모델링 방법 소개표준 기어
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표준 스퍼기어에서 스케치가 바뀌는 부분
기본적인 내용은 표준 기어의 내용과 같지만, 내접기어가 외접기어와 헷갈리는 부분이 단순히 PCD를 기준으로 본다면, 이끝 부분과 이뿌리 높이가 바꿔있다는 부분에서 많이 어려워한다.
실제는 바뀌지 않았는데, 그림으로만 보면 헷갈리는 것이다. 즉, 레크 기어를 안쪽으로 감았는지, 바깥쪽으로 감았는지의 차이인데, 원으로 보면 참 헷갈린다.ㅎ
기어 기초원과 작용선 스케치
기초원을 구하는 공식은 일반 스퍼기어와 동일하지만, 작용선은 스퍼기어 모델링 강의할 때와 위치가 조금 다르다.
스퍼기어는 좌측 작용선은 좌/우측 이 두께 위치에 그렸다면, 내접기어는 좌측 작용선은 우측 이빨 두께에, 우측 작용선은 좌측 이빨 두께에 위치시킨다.
내접기어 치형 제도 및 스케치
내접기어의 치형 스케치도 평기어와 같은 수준으로 작업하면 된다. 다만, 작용선의 위치에 의해서 교차하는 형식으로 스케치된다.
솔직히, 스퍼기어도 위와 같은 방법으로 치형을 만들 수 있지만, 여타 작업적인 부분에서 귀찮은 점이 있기 때문에, 실제 가공하는 것과 같이, 차집합으로 모델링 될 수 있도록 한 것이다. 현재 보이는 내접 기어도 차집합으로 치형을 만들 수 있도록 한 것이다.
근접한 인벨류트 곡선 표현
이 부분도 이전 작업과 같으며, 작용선에 위해서 만들어지도록 하면 쉽다.
요소 잘라내기(트림)을 적용하게 이용해서, 불필요한 앞에서 만든 치형선은 정리해 놓고, 작성하면 된다.
표현할 인벨류트 곡선 부분을 제외하고, 불필요한 요소는 잘라내기를 이용해서 적당히 정리한 후, 나머지 선분들은 보조선으로 변경해 두면 된다.
필요 없는 선분이라도 잘못 삭제하면, 구속이 해제될 수 있다.
변경되는 사항이라고는, 솔직히 기초원에서 만들어지는 압력각, 즉 작용선의 위치만 바꿔져 있다. 이것은 앞에서도 설명했지만, 치형을 합집합으로 만드느냐, 차집합으로 만드느냐에 따라, 내접기어와 외접 스퍼기어의 스케치 방법이 달라질 뿐이다.
각종 전산응용기계제도기능사나 기계설계산업기사/기사 등에서 자주는 아니지만, 내접기어에 관련한 작업형 문제가 출제되는 것으로 알고 있다.
앞에서도 언급하였지만, 이러한 내용들은 이미, 각종 미디어를 통해 많이 공개되어 있지만, 기어의 정확한 공식을 이용하는 것이 아니라, 대부분은 표현만을 위한 내용이다. 하지만, 힘들게 이론적으로 공부해 둔 내용을 실제 설계에서 활용할 수 있도록 노력하지 않고, 단순히 취득만 생각하는 부분에서 아쉬운 부분들이 많이 남는다.