歯車の静穏設計

Question

お世話になります

試作機の評価段階でギヤノイズでNGとなってしまいました
回転数300rpmあたりでノイズが響きだすような状態です
モータはブラシレスDCモータで低速駆動ですので
振動もほとんどないと考えています
構造はシンプルな歯車２つのギヤユニットです

モータ軸に標準平歯車を直結して伝達
材質　　　　　アルミ
モジュール　　m=0.5
速比　　　　　2:1
中心距離　　　30
モータ回転数　10～1500rpm

そこで材質をプラスチック（POM）に変えて
歯を小さくしてみた（m=0.3）ところ
騒音は多少静かになりましたが回転数を上げて
600rpmを超えたところで
同レベルの騒音に達してしまいました。

今、どうしたらよいか迷っています。
ヘリカルギヤ（m=1とする）がかみ合いがなめらかで、騒音に有効だと
いうことですが、どれくらい有効なのかよくわかりません。

調べたり、業者へ相談もしてみましたが、
このあたりは経験則のようで、回答は得られませんでした
作業アームロボットなど高速で静かな駆動音が
実現できたらと思っています

他にも良い方法があるというご意見でも結構ですので
アドバイスをお願いいたします

Accepted Answer

ギアブランクの面振れ、芯振れのチェックはしましたか？ホブ盤やカッターが良くても先ずブランクの出来が悪いと音が出ます。それとギアボックスの精度です。あとは切り加工をする人=会社のセンスがないと全然だめです。それらが全部完璧になった時ギアは良い音を出します。用途や図面が有れば具体的にアドバイス出来ます。 ncl@jade.dti.ne.jp  西尾

プラギアは射出成形品と切削品では精度が一桁以上違います。ギアの精度を測る専用のマイクロメーターが有ります。はかる所に皿状のコマがついているのですぐ解ります。又ふれに関しては精度の高いペンチレース(アケボノか同レベル）にギア孔が2パイなら5パイの材料をくわえて一度位のテーパーに削りそこにギアを圧入して、ダイヤルゲージで面ぶれをはかります。このチェックジグは一度チャックから外したらだめです。

Answer

逆転の発想で
S25C　標準構成、でもいいかもしれない。
特殊な材料、特殊な構成は先ず排除して考えることが
騒音対策のスタート点になります。

プラスチックの熱膨張率はどんなものでしょうね。

アルミは変形すると収まりがつかなくなります。
（騒音も劇的に大きくなります）

ヘリカルギヤは要高精度、高コストになります。
（精度をきちんとしないと効果がでない）

Answer

低騒音を求めるのならば、スパンは不向きだと思います。
スペースがあれば「タイミングベルト」をお勧めします。
経験上、ほとんどの場合これで解決します。

Answer

ヘリカルギアは同時に噛合う歯数が増えるので、歯から歯への噛合いの移動が滑らかになり、騒音、振動が小さくなります。
反面、接触面が軸に対して傾きを持つため、軸方向の分力を受けます。

軸方向荷重分力は、もう1組傾きが逆のヘリカルギアを組み合わせることにより相殺できます。
やまば歯車は、この組み合わせの形になっています。
高荷重の部分に使われます。

歯車の大きさや材質から察すると低荷重だと思いますが、いかがですか。

正確なギア比や同期が必要なければ、ローラーやベルトが静かです。

カバーを付けるのは、モータノイズ、ギアノイズともに有効です。

Answer

こんにちは

潤滑剤で
何とかなりませんか。

以前、二硫化モリブデンを
鉄-真鍮の組み合わせｍ０．５でうまくいったことがあります。
磨耗防止でしたが、
騒音も減りました。

完璧な潤滑剤封じ込めギヤＢＯＸにしてあげると、
騒音と潤滑に効くと思います。

あとモリブデンコーティングとか、効果は試していませんが、
摩擦を減らして騒音を下げる効果はあるかも・・

Answer

アルミもプラスチックも鋼よりは，振動や騒音の減衰効果はあると思います。それでも，騒音が高いということは，そもそもの期待値が高過ぎる（騒音だから低過ぎる）のか，負荷が大き過ぎるのかが考えられます。一度，Ｓ２５Ｃなどの金属で試作・試験はできないでしょうか。

調査済みかもしれませんが，基本的なことは，次のＵＲＬが参考になります。
http://www.khkgears.co.jp/cals/cals/khk/KHK433.html
http://www.khkgears.co.jp/cals/cals/khk/KHK025.html
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch06/ch06_02.html

歯車の静穏設計