Fusion360による歯車設計

Created Date: 2016-05-26/ updated date: 2018-03-13
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Summary
Fusion360を使って歯車を設計し、実際に歯車がかみ合って回転するシミュレーションを行います。

Materials

    Tools

      Blueprints

        Making

        • 「スクリプト」と「アドイン」があるので、右側の「アドイン」を選択し、一番したにある「Spur Gear」を選択します。「Spur Gear」が3つあるので注意してください。一番下のものです。選択したら右下の「実行」をクリックします。
          • ここでダイヤメトラルピッチ(Diametral Pitch;DP)とは歯車の大きさをインチ単位で表したものであり、日本ではあまり用いられていません。一般的には歯車の大きさは二枚の歯車が接触するピッチ点を結んで描いたピッチ円の直径d[mm]を歯数z[枚]で割った値であるモジュールm[mm]が用いられます。すなわち、m=d/zより、d=mzが成り立ちます。通常ならばモジュールmを扱うのですが、ここではダイヤメトラルピッチDPでということなので、m=25.4/DPに従い、その換算を行います。

            • その一部を下記に示します。
              モジュール 1  ダイヤメトラルピッチDP=25.4[mm]
              モジュール 2  DP=12.7
              モジュール 3  DP=8.46667
              モジュール 4  DP=6.35
              モジュール 5  DP=5.08
              今回はモジュール5の歯車としたので、DP=5.08より、これを2.54で割り、2cmを入力しました。通常はmmが用いられますが、ここではcmとなっているので注意します。なお、歯車がかみ合うピッチ点において、その半径線と歯形への接線とのなす角度を圧力角(Pressure Angle)といい通常は20度です。またここでは歯数16枚と48枚で歯厚2cmの歯車を作成します。


              • 歯数16枚の歯車が現れます。これを歯車1とします。歯数48枚の歯車も同様に作成します。これを歯車2とします。
                • 歯車の中心には軸を接続するための穴が必要です。ここでは「押し出し」で10mmの穴をあけます。歯車は中心を合わせて2枚まとめて穴をあけると楽です。
                  • 「修正」→「外観」からライブラリを開いて、色や材質を設定します。ここでは「鉄」を選んで、緑色にしました。
                    • アセンブリを行うために、すべての要素をマウスで囲った後、「作成」「新規コンポーネント」をクリックします。歯車2枚はコンポーネントができていましたが、これで2本の軸にもコンポーネントができました。これが完了すると、左の画面にコンポーネント1,2,3,4と表示され、それぞれを独立して動かしたり固定したりすることができるようになります。
                      • 「アセンブリ」→「ジョイント」を選択して、歯車と軸を合致します。軸は中心部を選択することで中央に歯車が合致します。
                        • アセンブリ」→「ジョイント」を選択して、歯車と軸を合致させます。このとき、「モーションタイプ」を「剛性」から「回転」にすることで、軸を中心として歯車が回転するようになります。軸を「固定」しているので、マウスで歯車をドラッグすると回転します。
                          • 二枚の歯車を同一平面上に置き、大歯車の位置に合わせて小歯車を移動させます。小歯車の軸はまだ「固定」されていないので、別々に移動します。
                            • ここまで長い道のりでしたが、「モーションリンク」でようやく2枚の歯車がかみ合います。コマンドを操作する前にすべてのコンポーネントをマウスで囲み、全体が青色になったところで、「モーションリンク」を指定し、2軸のモーションを作ります。
                              • こちらがモーションリンクの設定画面です。歯車の回転する角度を指定します。180degを入力して、歯車は互いに逆方向に回転するため「反転」にチェックを入れます。ここで歯車がかみ合いながら回転したときは感動することでしょう。ただし、この回転も「OK」を押すとストップしてしまいます。もちろん、その後もマウスで歯車を回転させればかみ合いの状態は続くのですが、回転を継続させるにはどうすればよいのでしょうか。
                                • 適当な角度を入れて「スタートボタン」をクリックすると歯車が回転をはじめます。「モード」を選択することで、連続的に動かすことが可能です。また、「速度」のところで変速もできます。ただし、せっかく作成できたこの画面もこのままでは保存ができず、毎回「モーションスタデイ」を設定しなくてはなりません。何かよい方法はないでしょうか?
                                  • 動画を保存するためには、こちらのSCREENCASTを使います。無料でインストールができます。
                                    https://knowledge.autodesk.com/ja/community/screencast
                                    • 「Record」をクリックすると動画の保存を開始します。適当な時間でストップすればそこまでの動画が保存されます。名称を記入する画面が出てくるので指示に従って埋めていくことで、SCREENCASTのライブラリに保存されます。動画は下記のgear motionで見ることができます。
                                      https://knowledge.autodesk.com/ja/community/screencast/8ebd2daa-ded4-4bcc-8f24-9fff46b2325b
                                      (ただし、実際の画面よりも動きがぎこちなく見えてしまうため、更なる設定の改良が必要です。)
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                                        • 歯車のことをもっと知りたい方はこちらの本をどうぞ。

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