2つの独立した疲労限度 ― 両方を確認する必要がある理由
A ヘリカルギア 同じ動作負荷でも、2つの部品は全く異なるメカニズムで故障する可能性があり、材料特性、形状係数、安全マージンが異なるため、それぞれ独立して検査する必要があります。一方の検査に合格したからといって、もう一方の検査にも合格したとは限りません。
チェック1 — ピッチング耐性（接触疲労）
歯面におけるヘルツ接触応力 σ_H は、材料の許容接触応力 σ_H lim を下回らなければなりません。ピッチングは表面疲労メカニズムであり、EHL 膜が最も薄いピッチ線上の歯面表面またはそのすぐ下で発生します。ピッチングは進行性（破局的破壊の前の警告）であり、表面硬度によって左右されます。一般的な最小安全係数 S_H min = 1.0～1.2。
チェック2 ― 歯根の曲げ強度
歯根フィレットにおける曲げ応力 σ_F は、材料の許容曲げ応力 σ_F lim を下回らなければなりません。歯根破折は曲げ疲労メカニズムであり、引張側の歯根フィレットで発生し、警告なしに破局的な歯の破折へと進行します。これは、歯芯の靭性と歯根の形状によって左右されます。一般的な最小安全係数 S_F min = 1.3～2.0（破折が突然発生するため、ピッチングよりも高い値）。
ISO 6336接触応力式 ― 孔食耐性計算
ISO 6336-2 はピッチポイントでの公称接触応力を計算します。 ヘリカルギア σ_H0 は、 ヘリカルギア ペアを作成し、荷重影響係数を適用して有効接触応力σ_Hを求めます。
σ_H = Z_H × Z_E × Z_ε × Z_β × √( F_t/(b × d₁) × (u+1)/u ) × √(K_A × K_V × K_Hα × K_Hβ) [MPa]
| 要素 | 名前 | 標準値 | 物理的な意味 |
|---|---|---|---|
| Z_H | ゾーンファクター | 2.35（β=20°、α_n=20°） | 接線力を接触応力に変換する ヘリカルギア ピッチポイント。らせん角とともにわずかに減少する。 |
| Z_E | 弾性係数 | 189.8 √MPa (鋼/鋼) | 材料の弾性特性。鋼対鋼の歯車ペアの場合、189.8に固定。 |
| Z_ε | 接触比率係数 | 0.75～0.88（数値が低いほど良い） | 負荷分散を考慮する ヘリカルギア 総接触率から；ε_γが高いほどZ_εが減少し、σ_Hが減少する ― ヘリカルギアの利点を定量化 |
| Z_β | らせん角係数 | √(cos β): β=20°で0.97 | 傾斜した接触線を考慮。らせん角がZ_εを超えるとわずかな利点が得られる。 |
| F_t/(b × d₁) | ユニットロード | N/mm² | 公称ヘルツ荷重 ― 応力集中前の基本的な強度 |
| u | ギア比 | = z₂/z₁ | 曲率係数：uの値が大きいほど、小さい方のギア（ピニオン）の接触応力が、大きい方のギアよりも高くなることを意味します。 |
| K_A | 適用要因 | 1.0～3.0 | 外部荷重変動（使用係数）：接触応力と曲げ応力の両方を等しく乗算する |
| K_Hβ | 面荷重分布係数（接触） | 1.05～1.8 | 不均一な荷重 ヘリカルギア 面幅。軸のたわみや芯ずれを考慮に入れた値。鉛のクラウニングによって減少する。 |
孔食の安全係数 ヘリカルギア ペア（ピニオンとホイールは別々にチェック）：
S_H = σ_H lim_eff / σ_H ≥ S_H_min（一般的な産業用途では通常1.00、負荷履歴が不確実な用途では1.20）
ISO 6336曲げ応力計算式 ― 歯根強度計算
ヘリカルギアの歯の断面 — 歯根フィレットはギア全体で最も曲げ応力が高い箇所です。ISO 6336-3 では、公称曲げ応力を計算します。 ヘリカルギア この位置でのσ_F0を求め、荷重影響係数K_A、K_V、K_Fα、K_Fβを適用して有効応力を求め、σ_F limと比較します。
σ_F = (F_t / (b × m_n)) × Y_Fa × Y_Sa × Y_ε × Y_β × K_A × K_V × K_Fα × K_Fβ [MPa]
| 要素 | 名前 | 標準値 | 物理的な意味 |
|---|---|---|---|
| Y_Fa | 歯の形状係数 | 2.5～3.5（zとともに減少） | 曲げモーメントアーム ヘリカルギア 歯のピッチに対する歯根フィレの相対値。歯数とプロファイルシフトによって決まる。 |
| Y_Sa | ストレス補正係数 | 1.55～1.80 | 根元フィレにおける応力集中。フィレ半径のノッチ効果を考慮。フィレが大きいほどY_Saが低くなり、σ_Fも低くなる。 |
| Y_ε | 接触率係数（曲げ） | 0.62～0.75 | 曲げに対する荷重分担効果。荷重が個々の歯に集中するため、接触時のZ_εよりも減少率は小さい。 |
| Y_β | らせん角係数（曲げ） | 1 − εβ × β/120 (概算) | らせん状の接触線は根の荷重領域を拡大し、β=20～25°での曲げに対して中程度の効果を発揮する。 |
| K_Fβ | 面荷重係数（曲げ） | 1.05～2.0 | 面幅全体にわたる不均一な荷重。K_Hβと同様だが、曲げに適用される。ミスアライメントによるエッジ荷重はσ_Fを直接上昇させる。 |
曲げ安全係数 ヘリカルギア:
S_F = σ_F lim_eff / σ_F ≥ S_F_min（一般産業用途では1.40～1.60、安全性が重要な用途では2.00）
材料許容応力 — σ_H lim および σ_F lim 参照
浸炭処理 ヘリカルギア — ガス浸炭処理によって得られるHRC 58～62の表面硬度は、σ_H lim 1500～1800 MPa (ISO 6336-5 MQ～ME材料品質) を実現し、QT軟質歯面ギアの約3倍の強度を持つため、伝達荷重を3倍にするか、同じ荷重で約9倍の長寿命を実現できます。
| 材料グレード | 熱処理 | 表面硬度 | σ_H lim (MPa) ISO MQ | σ_F lim (MPa) ISO MQ | ISO 6336-5 品質 |
|---|---|---|---|---|---|
| 45# (C45) | QT | HB 220–280 | 490～560 | 190～225 | ML（最小値） |
| 40Cr（41Cr4） | QT | HB 260–320 | 530～600 | 210～240 | ML |
| 42CrMo (42CrMo4) | 誘導加熱HRC 52 | HRC 50～55 | 820～950 | 340～380 | MQ |
| 20CrMnTi | 浸炭処理＋研磨 | HRC 58-62 | 1500年～1650年 | 430～480 | MQからMEへ |
| 17CrNiMo6 | 浸炭処理＋研磨 | HRC 58-62 | 1600年～1800年 | 450～500 | 私（最高） |
ISO 6336-5 材料品質レベル: ML = 最小; MQ = 中品質 (工業規格); ME = 高品質 (自動車および船舶)。σ_H lim および σ_F lim の値は、ISO 6336-5 の表 1 および表 2 から取得。
計算例 — M5ヘリカルギアペア、75 kW、1500 RPM
与えられた条件：M5、z₁=24、z₂=72、β=20°、α_n=20°、b=80 mm、20CrMnTi浸炭処理、P=75 kW、n₁=1500 RPM、KA=1.25（軽衝撃）
ステップ1 — 幾何学
d₁ = 5 × 24 / cos20° = 127.8 mm | d₂ = 5 × 72 / cos20° = 383.4 mm
u = z₂/z₁ = 3.0 | C = (127.8 + 383.4)/2 = 255.6 mm
ステップ2 — 接線力と単位荷重
T₁ = 9550 × 75 / 1500 = 477.5 N·m
F_t = 2T₁ / d₁ = 2 × 477,500 / 127.8 = 7,475 N
F_t/b = 7,475 / 80 = 93.4 N/mm → 単位荷重 w_t = F_t × (u+1)/(b × u) = 7475 × 4/(80 × 3) = 124.6 N/mm
ステップ3 — 接触応力 σ_H (簡略化、KV=1.05、KHβ=1.15、KHα=1.0)
σ_H0 = Z_H × Z_E × Z_ε × Z_β × √(w_t)
= 2.35 × 189.8 × 0.79 × 0.970 × √(124.6)
= 2.35 × 189.8 × 0.79 × 0.970 × 11.16
= 380 MPa（公称値）
σ_H_eff = σ_H0 × √(KA × KV × KHβ × KHα)
= 380 × √(1.25 × 1.05 × 1.15 × 1.0)
= 380 × √1.509 = 380 × 1.229 = 467 MPa
ステップ4 - 孔食安全係数
σ_H lim (20CrMnTi 浸炭、ISO MQ) = 1500 MPa
S_H = 1500 / 467 = 3.21 ✓ （最低値1.0 ― 安全に超過）
ステップ 5 — 曲げ応力 σ_F (YFa=2.65、YSa=1.60、Yε=0.68、Yβ=0.88、KFβ=1.18)
σ_F0 = (F_t / (b × mn)) × YFa × YSa × Yε × Yβ
= (7475 / (80 × 5)) × 2.65 × 1.60 × 0.68 × 0.88
= 18.69 × 2.545 = 47.6 MPa
σ_F_eff = σ_F0 × KA × KV × KFα × KFβ
= 47.6 × 1.25 × 1.05 × 1.0 × 1.18
= 47.6 × 1.550 = 73.7 MPa
ステップ6 - 曲げ安全率
σ_F lim (20CrMnTi 浸炭、ISO MQ) = 450 MPa
S_F = 450 / 73.7 = 6.11 ✓ （最低1.4 ― 余裕をもって超過）
接触疲労と曲げ疲労、どちらの限界が支配的か？
Korea Ever-Powerは、あらゆるカスタム製品に対してISO 6336接触疲労および曲げ疲労計算を実施します。 ヘリカルギア 注文 — 指定された最小安全率に対してS_HとS_Fを報告し、強度マージンを向上させる形状変更があればフラグを立てる
実際には、どちらのチェックの方が安全率のマージンが小さいかという、制御限界は主にギアのサイズと材質によって決まります。
高い伝達動力と速度（単位歯幅あたりのF_tが高い）；σ_H limが比較的低い軟質歯面QT材料；歯が高く歯底フィレットが大きい（Y_Fa × Y_Saが低い）大モジュール歯車。 ヘリカルギア S_H_minを満たすためには、ピッチ径を大きくするか、材料をグレードアップする必要があります。
歯数の少ないピニオン（z₁ < 18 → Y_Fa が高い）；モジュールが小さく、歯幅が狭い；逆方向の負荷（Y_M = 0.7）；衝撃負荷により K_Fβ が高くなる；衝撃荷重は KA で完全に捉えられていない。 ヘリカルギア S_F_minを満たすには、モジュールを増やすか、ルートフィレット半径を大きくする必要があります。
韓国エバーパワー ― すべての産業注文におけるISO 6336計算
Korea Ever-Powerは、あらゆる精密機器に対してISO 6336-2およびISO 6336-3の強度計算を完全に実施しています。 ヘリカルカットギア 工業オーダー - ピニオンとギアホイールの両方についてS_HとS_Fを報告し、すべてのK係数を明示的に記載します。出力、速度、比率、およびアプリケーションタイプを提供する顧客に対して、韓国エバーパワーのエンジニアリングチームは、最も費用対効果の高い材料で目標安全係数を達成するモジュールと面幅を選択します。直接 ヘリカルギアメーカー韓国エバーパワーは、注文書類にISO 6336計算概要を含め、ギア仕様の技術的根拠を完全に透明化しています。 ヘリカルギア製品群 産業用駆動アプリケーション向け。
よくある質問
接触疲労限度 σ_H lim は、表面硬度の二乗にほぼ比例します (ヘルツ接触疲労は、硬化層によって支配される表面現象です)。表面硬度を HB 280 から HRC 60 に 3 倍にすると、σ_H lim は 3 倍以上になります。曲げ疲労限度 σ_F lim は、表面硬度よりもコアの靭性に比例します。歯根の破断亀裂は、硬い表面層ではなく、コア材料を伝播します。表面硬度を上げると、σ_F lim はわずかにしか向上しません (浸炭変態による歯根領域の圧縮残留応力の向上による) が、σ_H lim は劇的に向上します。この非対称性は、浸炭された歯の場合、 ヘリカルギア浸炭処理された歯車の最小許容サイズは、通常、ピッチング安全係数S_Hが曲げ安全係数S_Fよりもはるかに高いため、曲げ疲労によって決定されることが多い。 ヘリカルギア ペア。
ISO 6336 の接触応力式には、Z_ε (接触比係数、ε_β とともに向上)、Z_β (ヘリックス角係数 = √cos β、β とともにわずかに減少)、Z_H (ゾーン係数、わずかに減少) の 3 つの係数を通してヘリックス角が入ります。β を 20° から 25° に増加させた場合の σ_H への正味の効果は、約 -5 ～ -8% (つまり、接触応力が低く、ピッチング耐性が向上) です。これは主に、一般的な工業用ギアの場合、ε_β が約 0.9 から 1.3 に増加し、Z_ε が大幅に減少するためです。曲げチェックでは、Y_β は β とともにわずかに向上し、σ_F をさらに減少させます。β を 20° から 25° に増加させると、両方の安全係数が向上しますが、軸方向推力が増加します (F_a は tan 25°/tan 20° = 1.28 × 元)。これは通常のトレードオフです。
はい、AGMA 2101とISO 6336は、同じ基本的なヘルツ接触応力とルイス曲げ応力の式に基づいています。ただし、係数の表記法と安全率の慣例が若干異なります。ほとんどの用途では、S_H ≥ 1.1、S_F ≥ 1.5でISO 6336に正しく定格されたギアは、適切なサービス係数を適用すればAGMA 2101の定格基準も満たします。Korea Ever-Powerは、デフォルトの計算基準としてISO 6336を使用していますが、ご要望に応じてAGMA 2101形式の出力も提供可能です。 ヘリカルギア 計算結果がどの規格で表示されるかに関わらず、生成される。
ISO 6336は、中程度の材料品質（MQレベル）に対して保守的（悲観的）な基準となるよう設計されています。S_H = 1.0でISO 6336に合格したギアは、平均的な材料および製造品質であれば、設計寿命を高い確率で維持できるはずです。ただし、ME品質の材料（非常に厳密な冶金管理が行われたプレミアム浸炭ギア）の場合、実際の寿命を過小評価する可能性があり、以下の場合には寿命を過大評価する可能性があります。材料がMQ範囲の下限値にある場合。KAが過小評価されている場合（実際のピーク荷重が想定されるサービス係数を超える場合）。または、ミスアライメント係数K_Hβが低すぎる場合（設置後の残留ミスアライメントが計算で想定される値よりも高い場合）。重要な用途においては、Korea Ever-Powerは、表形式の推定値を使用するのではなく、測定されたシャフトのたわみとハウジングのアライメントから実際のK係数を指定することを推奨しています。
ヘリカルギアのISO 6336強度計算を依頼する
お客様の出力、速度、ギア比、中心距離、および用途の種類をお知らせください。Korea Ever-Powerは、ISO 6336-2（ピッチング）およびISO 6336-3（曲げ）の計算をすべて実施し、必要な安全率を達成するための適切なモジュール、面幅、および材質を推奨します。これらは、すべての産業用ギアのご注文に標準で含まれています。
ISO 6336-2 孔食試験 · ISO 6336-3 曲げ試験 · S_H および S_F を報告 · すべての K ファクターを明記 · すべての注文に付属
編集者: Cxm
