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기어의 이가 축에 대해 비스듬히 기울어져 있습니다.
이는 평기어와는 달리 이의 접촉이 점이 아닌 선으로 이루어져 있습니다.
종류 : 평행헬리컬 기어(일반적), 교차 헬리컬 기어(서로 다른 방향의 헬릭스 각으로 맞물림)
헬리컬 기어 특징
- 기어 이의 각도: 헬리컬 기어의 이는 축에 대해 일정 각도로 비스듬히 형성되어 있습니다. 헬릭스 각(helical angle)
- 부드러운 동작: 이가 접촉하는 면적이 넓어 기어의 동작이 더 부드럽고, 충격이 적어 소음이 적습니다.
- 높은 하중: 더 넓은 접촉 면적 덕분에 더 높은 하중을 견딜 수 있습니다.
- 축 방향 힘: 헬리컬 기어는 축 방향으로 힘을 생성하므로, 이를 제어하기 위한 추가적인 베어링이 필요할 수 있습니다.
1. 평행 헬리컬 기어
사용 예 : 자동차 변속기(동력 전달), 차동기어장치(바퀴간 회전속도조절), 공작기계(밀링, 선반, 보루방), 컨베이어,
로봇 관절, 기계, 항공기 터번엔진, 우주장비, 전력 터빈, 발전기, 세탁기, 믹서리, 해양크레인 등
특징
- 부드러운 동작: 헬리컬 기어의 이가 비스듬히 접촉하기 때문에 동작이 매우 부드럽고 소음이 적습니다.
- 높은 하중 지지: 기어의 이가 넓은 면적에서 접촉하므로 높은 하중을 지지할 수 있습니다.
- 추력 발생: 단일 헬리컬 기어는 축 방향으로 힘을 발생시키지만, 이중 헬리컬 기어는 이 힘을 상쇄합니다.
1-1 단일 헬리컬 기어 (Single Helical Gear):
- 기어의 이가 한 방향으로 비스듬히 기울어져 있는 기본적인 형태의 헬리컬 기어입니다.
- 단일 헬리컬 기어는 부드러운 동작과 소음 감소의 장점을 제공합니다.
- 축 방향 힘(추력)이 발생하기 때문에 추가적인 베어링을 필요로 할 수 있습니다.
1-2. 이중 헬리컬 기어 (Double Helical Gear):
- 두 개의 단일 헬리컬 기어를 V자 형태로 결합한 기어입니다.
- 각 기어의 헬릭스 각도가 반대 방향으로 배열되어 있어 축 방향 힘이 상쇄됩니다.
- 추력이 상쇄되기 때문에 높은 하중에서도 안정적인 작동이 가능합니다.
- '허링본 기어 (Herringbone Gear)'라고도 불립니다.
1-3. 헬리컬 내접 기어 (Helical Internal Gear):
- 기어의 이가 내부에 있는 헬리컬 기어입니다.
- 외부 기어와 맞물려 작동하며, 공간 효율성이 높습니다.
- 주로 플래닛 기어 시스템과 같은 복잡한 기어 트레인에서 사용됩니다.
장점:
- 부드러운 동작
- 높은 하중 지지
- 내구성
- 고속 작동
- 정밀한 동력 전달
단점:
- 축 방향 힘 발생
- 제작 비용
- 마찰과 열 발생
- 설계 복잡성(이중 헬리컬 기어)
2. 교차 헬리컬 기어
사용 예 : 정밀기계(cnc) 펌프, 압축기, 로봇관절, 기계, 고속회전과 낮은소음부분, 의료로봇(정밀), mri, ct,
고속철도(기어박스), 프린터 등
특징
- 고속 및 저소음: 헬리컬 형태의 이는 동작 시 충격을 줄이고 소음을 감소시킵니다.
- 복잡한 설계: 교차 헬리컬 기어는 축의 교차 각도와 기어 이의 각도에 따라 설계가 복잡해질 수 있습니다.
- 제한된 하중: 일반적으로 평행 헬리컬 기어보다 낮은 하중을 견딜 수 있습니다.
2-1일반 교차 헬리컬 기어 (Regular Crossed Helical Gear)
- 구조: 두 개의 헬리컬 기어가 축이 교차하는 위치에서 맞물리도록 설계된 기어입니다.
- 특징: 헬리컬 기어의 이가 서로 다른 각도로 배치되어 있으며, 교차하는 축을 따라 힘을 전달합니다.
- 용도: 비교적 낮은 하중과 속도에서 동력을 전달하는 데 사용됩니다. 소형 기계나 가전제품에서 사용됩니다.
2-2. 스큐 기어 (Skew Gear)
- 구조: 교차 헬리컬 기어의 한 형태로, 두 기어의 축이 평행하지 않고, 서로 비스듬히 교차합니다.
- 특징: 일반 교차 헬리컬 기어와 유사하지만, 더 높은 각도로 교차할 수 있습니다.
- 용도: 특수한 동력 전달이 필요한 곳에서 사용됩니다. 예를 들어, 특정 기계의 특정 부분에서 맞물리는 경우에 사용됩니다.
2-3. 무각형 헬리컬 기어 (Hypoid Gear)
- 구조: 베벨 기어와 헬리컬 기어의 조합으로, 한 축이 다른 축의 평면에 대해 기울어져 있습니다.
- 특징: 헬리컬 기어와 비슷한 형태의 이를 가지고 있으면서, 축이 교차하지 않고 오프셋된 형태로 동력을 전달합니다.
- 용도: 주로 자동차의 차동 장치에서 사용되며, 높은 하중과 토크를 전달하는 데 적합합니다.
2-4. 헬리컬 웜 기어 (Helical Worm Gear)
- 구조: 웜 기어와 헬리컬 기어의 조합으로, 축이 교차하면서도 나사 형태의 웜과 맞물립니다.
- 특징: 높은 감속비를 제공하며, 큰 토크를 전달할 수 있습니다.
- 용도: 주로 높은 감속이 필요한 저속, 고토크 애플리케이션에서 사용됩니다. 예를 들어, 리프팅 장치나 고정밀 기계에서 사용됩니다.
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