歯車のモジュールとは?計算式・Jis規格・設計の要点をプロが徹底解説

歯車のモジュールとは?計算式・Jis規格・設計の要点をプロが徹底解説

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標準的な平歯車(スパーギヤ、圧力角20°)の寸法設計は、モジュール($m$)と歯数($z$)が決まれば、ほぼすべての幾何学的寸法が一意に導出できます。実務で頻繁に使用する代表的な計算式を整理しました。

主要パラメータ計算式(標準平歯車)具体例(m=2, z=30の場合)実務上の役割・設計上の着眼点基準円直径(d)$d = m \times z$$2 \times 30 = 60\text{ mm}$歯車の基準となる仮想円。中心距離の基準となる。歯先円直径(da)$d_a = m \times (z + 2)$$2 \times (30 + 2) = 64\text{ mm}$歯車の外径(実測可能な最大外径)。干渉確認に必須。歯底円直径(df)$d_f = m \times (z - 2.5)$$2 \times (30 - 2.5) = 55\text{ mm}$歯と歯の谷底を結ぶ径。軸穴やキー溝との肉厚確保に注意。全歯たけ(h)$h = 2.25 \times m$$2.25 \times 2 = 4.5\text{ mm}$歯先から歯底までの深さ(歯先たけ $1.0m$ + 歯元たけ $1.25m$)。基準中心距離(a)$a = \frac{m \times (z_1 + z_2)}{2}$$z_1=20, z_2=30 \rightarrow 50\text{ mm}$2軸間の理論配置距離。ハウジング設計の基準値。

上記の通り、平歯車の基礎寸法はモジュールを係数としたシンプルな一次方程式で成り立っています。設計初期段階では、目標とする減速比($i = z_2 / z_1$)と許容スペースから基準円直径を見積もり、必要な強度を満たすモジュールを選定していきます。

伊藤 翔太
著者

伊藤 翔太

マネー知識やキャリア形成に役立つノウハウを、初心者にも分かりやすく解説するのが得意です。