Fusion360による歯車設計

Created Date: 2016-05-26/ updated date: 2018-03-13
  • Medium gera23
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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

        • アドインの選択

          0
          Thumb 5818853
          歯車を作成するためのアドインを読み込むため、右上にある「アドイン」を選択します。
          Small gear01
          • アドインで「Spur Gear」を実行

            0
            Thumb 5818853
            「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。
            Small gear02
            • Create Spur Gearの選択

              0
              Thumb 5818853
              「作成」のコマンドの一番下に「Create Spur Gear」が現れるので、これを選択してクリックします。
              Small gear03 2
              • Create Spur Gearの設定

                0
                Thumb 5818853
                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。

                • 歯車各部の寸法を入力

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                  Thumb 5818853
                  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。


                  • Small z01
                  • Small z02
                  • 歯車の作成

                    0
                    Thumb 5818853
                    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。
                    Small gear04
                    • 中心穴の作成

                      1
                      Thumb 5818853
                      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。
                      Small z03
                      • 材質と色の設定

                        0
                        Thumb 5818853
                        「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。
                        Small gear08
                        • 2枚の歯車と2本の軸

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                          Thumb 5818853
                          ここまでで2枚の歯車(歯数16枚と48枚)と2本の軸ができました。
                          Small gear13
                          • コンポーネントの設定

                            0
                            Thumb 5818853
                            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。
                            Small gear14
                            • アセンブリの開始

                              0
                              Thumb 5818853
                              「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。
                              Small gear15
                              • 部品の位置合わせ

                                0
                                Thumb 5818853
                                まずは4つの部品をそれぞれ独立して動かせることを確認したら、マウスで異動させてだいたいの位置決めをします。
                                Small gera17
                                • ジョイントの指定

                                  0
                                  Thumb 5818853
                                  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。
                                  Small gear18
                                  • 小さい歯車を合わせる

                                    0
                                    Thumb 5818853
                                    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。
                                    Small gear19
                                    • 小歯車の固定

                                      0
                                      Thumb 5818853
                                      小歯車の軸を同様に「固定」した後、「アセンブリ」→「ジョイント」で歯車が回転するようにします。
                                      Small gera19
                                      • 歯車のかみ合わせ

                                        0
                                        Thumb 5818853
                                        歯車を回転させてかみ合う位置を作ります。この状態ではまだ歯車が重なると貫通してすり抜けてしまいます。
                                        Small gear20
                                        • モーションリンクの設定

                                          0
                                          Thumb 5818853
                                          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。
                                          Small gera21
                                          • モーションリンクの設定2

                                            0
                                            Thumb 5818853
                                            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。
                                            Small gera28
                                            • 表示設定の変更

                                              0
                                              Thumb 5818853
                                              画面下の「表示設定」のところで、背景の色を変えることができます。また影を削除することなどもできます。
                                              Small gear25
                                              • グリッドとスナップの変更

                                                0
                                                Thumb 5818853
                                                画面下の「グリッドとスナップ」を変更することで、グリッドをなくしたりすることができます。
                                                Small gera24
                                                • 回転を継続させるには「モーションスタデイ」!

                                                  0
                                                  Thumb 5818853
                                                  回転を継続させるためには「アセンブリ」→一番下にある「モーションスタデイ」を使います。
                                                  Small gera26
                                                  • 「モーションスタデイ」の開始!

                                                    0
                                                    Thumb 5818853
                                                    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?
                                                    Small gera29
                                                    • SCREENCAST

                                                      0
                                                      Thumb 5818853
                                                      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
                                                      Small gear31
                                                      • SCREENCASTの活用

                                                        0
                                                        Thumb 5818853
                                                        SCREENCASTがインストールされると、画面の右上に赤い〇が出てきます。
                                                        Small gear30
                                                        • 動画のキャプチャー

                                                          0
                                                          Thumb 5818853
                                                          「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。)
                                                          • Small gera32
                                                          • Blank
                                                          Add Card Order

                                                          References

                                                            Usages

                                                            • Small gearbook3

                                                              Thumb 5818853
                                                              歯車のことをもっと知りたい方はこちらの本をどうぞ。
                                                            Convert State

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