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[오토캐드(Autocad) 기초 3D 47강] 2D/3D 기어(Gear) 그리기

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잃하기 싫은 날 :: 1. 인벤터 강좌(부품그리기)-스퍼기어(Spur Gear) 그리기

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1 인벤터 강좌(부품그리기)-스퍼기어(Spur Gear) 그리기

스퍼기어 용어

스케치 및 모델링 작성

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인벤터 스퍼기어 모델링 따라하기 – 동영상 강좌

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[인벤터] 스퍼기어 스케치방법(공식, 치수)

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전산응용기계설계제도(CAD) 2D 도면작업과 3D 형상 모델링 작업: 실기실무 도면집 – 노수황, 주영환, 이원모, 신충식 – Google Sách

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인벌류트(Involute) 기어 약식 그리기

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전산응용기계제도기능사 실기 출제도면집: 국가직무능력표준(NCS) 학습 모듈 기반 … – 메카피아 편집부, 노수황 – Google Sách

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인벤터 스퍼기어 모델링 따라하기 – 동영상 강좌

전산응용기계제도 기능사나 기계설계 산업기사/기사 시험을 준비하시는 분들이라면, 인터넷 검색에서 스퍼 기어 또는 스퍼 기어 모델링, 스퍼 기어 그리기, 스퍼 기어 공식이라는 검색어만 넣으면 수두룩하게 검색되어서 나오는 것을 내용과 거의 비슷한 내용으로 이번에 포스팅한다.

스퍼 기어(평기어) 란?

많은 기어 종류에서 가장 대표적인 기어라고 할 수 있는 동력 전달에 사용되는 기계요소로, 평기어, 평치차 라고도 한다.

기어 치형과 평행하는 회전축에 치수가 다른 기어를 조합시켜 축의 회전 운동을 감속 또는 가속시키는 것이 일반적인 사용 형태이다.

대부분은 해당 3D 캐드 프로그램들은 자체 라이브러리 기능으로 각종 기어를 손쉽게 모델링하는 기능을 제공하고 있기 때문에, 위에 언급한 전산응용기계제도 기능사나 산업기사/기사 같은 시험이 아니거나, 모델링 연습할 목적이 아닌 이상, 솔직히 인벤터나 솔리드웍스 등과 같은 3D 캐드에서는 기어를 직접적으로 모델링해서 사용할 경우는 거의 없다.

가끔 국가기술자격시험 준비를 내 한 데서 배우는 분들에게는 이번 포스팅하는 내용에 대해서는 크게 강요하지 않고, 3D 캐드에서 제공하는 기능을 이용해서 손쉽게 작성하는 방법을 알려주고는 있는 실정이지만, 정 불안하면 이 방법으로 그리고 한다. ㅎㅎㅎ

스퍼 기어(평기어)의 기본적인 명칭과 스퍼 기어 공식은 거두절미하고 알아두자.

이러한 공식들은 스퍼 기어를 직접적으로 3D 모델링하지 않아도, 2D 도면으로 표현해야 할 때도 사용하고, 기어를 사용하는 동력 전달 기계요소를 설계하거나 제도할 때는 기본 필수적으로 알고 있어야 하는 부분이다.

이번 포스터에 소개할 내용을 일반적으로 가장 잘 알려진 스퍼 기어 그리기 공식으로 이루어져 있으며, 위 두 가지 방식 중 쉬운 방법으로 연습하면 된다.

물론, 두 가지 방법으로 작성한 기어의 치형은 결과적으로는 다르지만, 뭘 이용해도 된다.

다만, 제공하는 스퍼 기어 공식은 단순한 표현용 공식이다.

이런 표현용 공식으로 진짜 기어를 설계한다고 생각하는 분들이 있으면 안 될 것이다. ㅎㅎㅎㅎ

스퍼 기어 명칭 및 작성 공식 다운로드

스퍼기어 기본 명칭 및 작성 공식.pdf 다운로드

인터넷에서 흘러 넘 칠 정도로 동일한 내용이 많이 있지만, 그와 비슷하거나 동일하게 포스팅하면 식상하다.

그래서, 이 블로그에서는 조금 더 색다른(?) 방식으로 접근해서 스퍼 기어를 모델링하는 방식을 선보인다.

스퍼 기어를 간단한 공식에 맞춰 모델링하는 방법이지만, 지난번 래크 기어 모델링에 대한 포스팅에서 소개한 매개변수를 사용하는 방법과 활용하는 방법을 덤으로 추가하여 스퍼 기어 작도 방법 1, 2를 각각 포스팅한다.

스퍼 기어 모델링 따라 하기 – 압력각 없는 공식

스퍼 기어 모델링 따라 하기 – 압력각 있는 공식

그리드형(광고전용)

[인벤터] 스퍼기어 스케치방법(공식, 치수)

스퍼기어를 스케치 할때에는

주어진 설계도면에서 자로 길이를 측정하는것이 아니라

M과 Z값을 이용해 구하는것입니다.

피치원지름 P.C.D = M x Z 값을 중심으로

이끝원지름과 이뿌리원지름을 계산하여 구합니다.

갤럭시탭에서 손으로 그렸더니 좀….! 그렇습니다

자세한 설명은 아래에서~!

M(모듈) : 2 , Z(잇수) : 30

값의 스퍼기어를 그려보겠습니다

물론 개개인의 작도방식은 다르기때문에 저는 제가가장 편한방법으로 그렸습니다

P.C.D = 2(M) x 30(Z) = 60 이기 때문에

피치원지름은 60

이끝원지름 60 + 2×2 = 64

이뿌리원지름 64 – 4.5×2 = 55

입니다.

가장 작은 원을 먼저 돌출시켜줍니다.

저는 큰원을 그려서 깎는것보단 작은것부터 그려서 채워나가는게 개인적으로 쉬웠습니다.

이끝원지름을 돌출시켜주겠습니다.

두께는 도면에서 자로잰 값을 사용하시면 됩니다.

지름은 규격이 정해져있으나 나머지값은 모두 자로 측정하여 사용~!

그럼 이제 돌출된 이뿌리원 표면에다가

왼쪽 상단의 2D 스케치 버튼을 눌러 다시 원을 그리겠습니다

그리고

이뿌리원 지름 55

피치원 지름 60

이끝원 지름 65

세개의 원을 다시 그려줍니다.

본격적으로 이 부분을 그릴건데

원점에서 세로로 직선 한줄을 그은 후

간격띄우기 기능을 사용하여 원점에 있는 직선을 복사해서 오른쪽으로 M/4 만큼 옮겨줍니다

그리고 나머지도 아래 그림과 간격으로 그리겠습니다.

주의할점은 첫번째 선만 원점에서 띄우고

두번째 세번째 선은 첫번째에 만든 선에서 오프셋 해주는것입니다.

이런 값을 가지게 됩니다.

0.5 / 1 / 1.57

원점에서 거리는

0.5 / 1.5 / 2.07 이 되겠죠…..

이제 왼쪽상단에 있는 스플라인(보간)을 클릭하여

이의 오른쪽 부분을 그려주겠습니다.

그리고 세로선과 겹치는 부분 세군데를 위와같이 점을 찍어줍니다.

제어꼭지점 방식이아닌 보간을 사용해 찍어주어야 합니다

그리고 상단에 있는 대칭 기능을 이용해

왼쪽부분에 모양을 똑같이 만들어줍니다.

이의 오른쪽부분을 선택한 후

[대칭 선] 을 클릭하시고 가장왼쪽에 있는 직선을 클릭하고 ‘적용’ 시켜주면 됩니다.

돌출시킬 이 부분 이외의

불필요한 선들을 모두 없애주었습니다.

없애주지않으면 돌출시켰을때 이부분만 딱 돌출시키기가 어렵습니다.

역시나 아까 돌출시켜놓았던 이뿌리원 위에

이를 똑같은 두께로 돌출시킵니다.

이 끝부분을 클릭하여 모따기도 해줍니다

저는 M값 모듈크기 2 만큼 모따기를 해주었습니다.

그리고 필요하신 분들은 이뿌리원에도 M/4만큼 필렛을 넣으시면 됩니다.

저는 위 사진에서는 넣지않았습니다.

이제 이 하나로 회전시켜 30개의 이를 복사해줄 생각입니다.

상단의 ‘원형’ 기능을 이용하여

피쳐는 두가지를 선택해주셔야 합니다.

이 부분과 모따기부분!! 모따기 부분도 꼭 클릭해주셔야 회전이 됩니다.

이뿌리원도 필렛해주신 분들은 그것까지 선택해주셔야 적용이 됩니다.

회전축은 원기둥의 측면, 그러니까 옆면을 선택해줍니다

Z값, 잇수만큼 적용시키고 확인을 누릅니다.

저는 노트북으로 작업을 하니까 이런 과정에서는 렉이 좀 걸립니다,,,

몇초정도 버퍼링 끝에 아래와 같은 모양이 완성됩니다.

그럼 이제 이 모양에서 설계도의 모습대로

중간에 축 구멍을 뚫어준다던지 그림을 더 그려주시면 됩니다.

그럼 스퍼기어 완성 ^-^

어렵지 않죠?

아래쪽에 게시글 하트 눌러주시면 감사하겠습니다

인벌류트(Involute) 기어 약식 그리기

AutoCAD에서 모듈 2.0, 잇수 19개의 기어 치형을 그려 보겠습니다.

01)

피치원 을 그립니다. 피치원의 지름은 모듈에 잇수를 곱하면 됩니다. – 전위기어를 그리고 싶으면 피치원을 전위거리(=전위계수X모듈) 만큼 간격 띄우기를 하여 전위원 을 하나 더 그립니다.

02)

피치원 의 중심에서 시작하는 수평선 을 그립니다.

03)

수직선 을 그립니다.

04)

그려진 수직선을 수평선과 피치원이 만나는 지점으로 이동을 합니다. 이 수직선이 접촉선 입니다. – 전위기어는 접촉선을 수평선과 전위원이 만나는 지점으로 이동합니다.

05)

수평선을 간격 띄우기를 하여 랙표면선 을 그립니다. 간격거리는 “(* 0.25 2 pi)”를 입력합니다. ( 괄호는 AutoCAD에서 계산을 하라는 뜻이며 0.25는 치형 1개의 1/4을 뜻하며 2는 모듈 값이며 pi는 π를 뜻합니다. )

06)

랙표면선 과 접촉선이 만나는 지점을 중심으로 랙표면선 을 압력각(20˚) 만큼 회전을 합니다.( 일반적인 기어는 압력각이 20˚입니다. )

07)

접촉선 도 피치원과 만나는 지점을 중심으로 압력각(20˚) 만큼 회전을 합니다. – 전위기어는 접촉선을 다시 피치원과 수평선이 만나는 점으로 이동을 해서 압력각(20˚) 만큼 회전을 합니다. ( 즉, 위 그림과 똑 같습니다. )

08)

피치원 의 중심에서 접촉선에 수직인 기초원 을 그립니다.

잠깐)

선에 수직인 원을 그릴려면 원 그리기를 선택하고 피치원의 중심을 찍고 키보드의 “Shift”키를 누른 상태에서 마우스 우측 버턴을 누르면 아래와 같은 메뉴가 나옵니다. ( 기초원은 인벌류트 곡선을 그리는 기초원이며 피치원 지름에 압력각의 코사인(cosα)값을 곱하면 기초원의 지름이 됩니다. )

이 메뉴에서 수직점을 선택하고 접촉선을 클릭하면 접촉선에 수직인 원이 그려집니다.

09)

기초원, 수평선, 접촉선을 선택하여 위와 같이 자르기(trim)를 하여 기초호 를 만듭니다.

10)

기초호와 접촉선이 만나는 점( 기초호의 위쪽 끝점 )을 중심으로 하여 랙표면선과 접촉선이 만나는 지점까지를 반지름으로 하는 큰 치형원 을 그립니다. 11)

기초호의 중간점을 중심으로 하여 큰 치형원에 접하는 작은 치형원 을 그립니다.

12)

이제는 필요 없는 랙표면선과 접촉선을 지웁니다.(헷갈릴 것 같아서 지우라는 것이지 꼭 지울 이유는 없습니다.)

13)

큰 치형원, 작은 치형원, 수평선을 선택하여 자르기(trim)를 하여 치형호 를 만듭니다. ( 피치원의 바깥쪽은 작은 치형원을 자르고 피치원 안쪽은 큰 치형원을 잘라 위의 그림과 같이 만듭니다. )

14)

치형호들을 수평선에 대해 대칭을 하여 위와 같이 그립니다.

15)

이끝원 을 그립니다. ( 표준기어의 이끝원은 피치원에서 모듈만큼 바깥쪽으로 간격띄우기를 하면 됩니다. ) – 전위기어는 전위원에서 간격 띄우기를 하면 됩니다.

16)

큰 치형호와 이끝원을 선택하여 자르기를 해서 위와 같이 치형 을 만듭니다.

17)

이뿌리원 을 그립니다. ( 표준기어의 이끝원은 피치원에서 모듈에 1.25를 곱한 값 만큼 안쪽으로 간격띄우기를 하면 됩니다. ) – 전위기어는 전위원에서 간격 띄우기를 하면 됩니다.

18)

이뿌리원과 작은 치형호를 선택해서 자르기를 하여 위와 같이 치형 을 만듭니다.

19)

적당한 값으로 모깎기를 하여 위와 같이 만듭니다. ( 모듈 2.0, 잇수 19개 에서 모깎기 반지름을 1.0으로 했습니다 .)

– 기어가 서로 맞물릴 때 치형의 간섭을 피하기 위한 트로코이드 곡선 부분입니다. 간섭이 없도록 적당이 그리면 됩니다.

20)

이 뿌리원을 지워 치형곡선 만 남깁니다.

21)

치형 곡선을 잇수만큼 원형 배열을 합니다.

22)

치형과 치형을 연결하도록 이뿌리호 를 그립니다.

23)

그려진 이뿌리호를 잇수 만큼 원형 배열을 합니다.

24)

치형이 모두 완성 되었습니다.

정밀도)

위의 기어(모듈 2mm, 잇수 19개)에서 치형 끝부분의 오차는 0.075mm입니다.

위와 같은 방법으로 잇수가 2배인 기어( 모듈 2mm, 잇수 38개)를 그리면 오차가 0.021mm입니다.

잇수가 많으면 오차는 급격히 줄어듭니다.

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