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歯車（はぐるま、gear）は、主に動力の伝達にもちいられる機械要素である。ギア、ギヤ、ギアーと呼ばれることも多い。歯数のちがう歯車を組合せて減速や増速にもちいる。ベルトと異なりすべりが無いので、タイミング機構には不可欠である。軸と一体のものや軸受けを仕込んだもの、キー溝やスプラインを設けたものがある。
歯数の組み合わせは自由であるが、大きな力を伝達するときや、滑らかさを必要とするときは歯数が互いに素で あることが望ましい。要するに、いつも同じ歯同士が当たると、微小な傷が大きくなったり、特定の箇所で音が発生するからである。もちろん寿命が短くなるこ とは言うまでもない。 互いに素である組み合わせでは全体が均一に磨耗し、歯当たりが滑らかになる。これを英語ではharmonic wearという。殆どの工業製品はこの組み合わせで作られるが、減速比の都合などによってそうできない場合もある。
歯車の材質はなるべく異種の組み合わせが望ましい。同種の組み合わせは摩擦係数が大きいからである。また、小歯車は硬い材料にしておかないと先に磨耗する。
[編集] 規格
歯車の計算には以下の規格が用いられる
上記、規格は各団体で購入可能（3.は財団法人 日本規格協会でも購入可能）
[編集] 歯車の分類
- 「インボリュート」は歯型の形状（曲線）を指す。現在殆どの製品はインボリュート歯車である。理想的には滑りが無い。ラックの歯型が直線になる（平面状の工具で各種歯車を切ることが出来る）ため製造し易い。転移が可能。と利点が多い。
- サイクロイド歯車
- 時計に多く使われる歯型
- トロコイド歯車
- 歯車ポンプに多く使われる歯型
- 平歯車
- 斜歯歯車（はす歯歯車）、ヘリカルギア
- 歯が傾斜しているため回転軸方向に延長すると螺旋になる。多くの平歯車を少しずつずらして組み合わせたものと考えることができる。歯当たりが分散されるので音が静かで、トルクの変動が少ない。
- スラストが発生するので、歯車の組み合わせ方を工夫して歯車装置の内部でスラストが打ち消しあうように設計するのが基本である。減速機構では原動機でのトルクは小さいので傾きを大きく、最終段ではトルクが大きいので傾きを小さくする。
- 山歯歯車
- 斜歯歯車を2ツ組み合わせた形をしている。斜歯歯車のスラストが発生するという問題を逆向きにも同じスラストを発生させ自動で打ち消しあう構造とすることで解決している。
- 歯を直線状に配置した物。工作機械の位置送りや自動車のステアリング装置が知られている。歯車を切リ出す工具はラックの歯型を利用している。
- ピニオン
- 二つの平歯車を組み合わせる時小さい方をピニオンギアという。対して、大きい方はスパーギアと呼ばれる。また、歯数の小さい（10～15T位？）平歯車を全般にピニオンと呼ぶ。ラックに組み合わせる歯車や遊星歯車対の衛星ギア、モータに取り付けるギアなど。
- ウォーム歯車
- ね じ歯車（ウォーム）とそれに合うはす歯歯車（ウォームホィール）を組み合わせたもので、1段で大きな減速比が得られる。他の歯車機構に比べて バックラッシュも小さくできる。一般的にはウォームの回転により「ウォームホィール」が回転するが、状況により逆も可能である。ウォームのねじり角が安息角（摩擦角）より大きければ逆駆動は可能である。その要件として、
- 1.ウォームの径が小さいこと
- 2.ウォームの条数（ねじ山の本数）が多いこと
- 3.高性能な極圧潤滑材の使用
- ねじ歯車ウォームギア
[編集] 歯車装置
歯車を複数用いて装置としたもの。
[編集] 波動歯車装置
もともとはハーモニック・ドライブ・システムズ社の歯車装置である。サーキュラスプライン、ウェーブジェネレータ、フレックススプラインから構成される歯車装置であり、特徴として高減速比、軽量、コンパクト、バックラッシシュが少ないなどがある。これらの特徴によりほとんどのロボットに使用されている。
[編集] 関連項目
- ピッチ円：歯車のかみあう位置から、中心までの距離の2倍がピッチ円径である。
- モジュール （歯車）：（ピッチ円上の）歯と歯の間の長さ（ピッチ）をいう。歯数をかければ、ピッチ円になる。
- クラウニング：歯車同士が噛み合っているとき、全体的になめらかさを出すことで相手の歯をしっかりかみ合わせることができる。このなめらかさを出すことをクラウニングという。
- バックラッシュ (機械)
- スラスト
- ギアトレーン
[編集] シンボルとしての「歯車」
- さまざまな国家や企業（特に製造業）、団体の旗・記章等において、「工業」あるいは「労働者」を象徴する意匠として歯車が用いられている。
例：ミャンマー、アンゴラの国旗および国章、中国、ベトナム、イタリアの国章、日本共産党の党章、日本の五円硬貨等。
 アンゴラの国旗 |  中華人民共和国の国章 |  イタリアの国章 |  五円硬貨の表には、歯車がデザインされている。 |
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