Fusion360歯車スクリプト の履歴(No.9)

免責†

主に自分の勉強のために作っているものですのでいろいろおかしなところがあると思います。

これで作図したものを実際に作って組み合わせてみたことも実のところありません。

そして、趣味プログラマが初めて python いじって作ったものなのでソースコードの細かい作法にも突っ込みどころ満載と思います。

そのあたり加味してご使用ください。

ライセンス†

MIT とします。

利用者の責任の下、ご自由にお使いください。

ダウンロード＆更新履歴†

まだまだバグバグしています。すみません。

インストール†

Windows の場合、上記 .zip ファイルを解凍して出てくる study_gears という名前のフォルダーを

C:\Users\(ユーザー名)\AppData\Roaming\Autodesk\Autodesk Fusion 360\API\Scripts

にコピーします。

使用方法†

Fusion360 のデザイン画面で Shift+S を押すと「スクリプトとアドイン」のダイアログが出ます。

study-gears を選択して「実行」、あるいはそのまま名前をダブルクリックします。

すると画面右端に STUDY GEARS というタイトルの付いたダイアログボックスが出ます。

とりあえず何も変更せず OK を押すと・・・

入力した通りの平歯車が生成されます。

その際、図のような回転ジョイントも自動的に生成されるため、他の歯車と連動させる際に便利に使えます。

パラメータ詳細†

値をいろいろ変えながら生成してみると理解しやすいと思います。

その際、小さなものから始めるようにしてください。

大きなものは生成に時間がかかったり、途中で Fusion 360 ごと落ちたりしますので・・・

• Flat Gear タブ
  　　平歯車（すぐ歯、はす歯、内歯車）およびウォームホイール
  • Module
    　　モジュール数（歯のピッチをπで割ったもの）
  • Num. Teeth
    　　歯の数
  • Thickness
    　　歯車の厚さ
  • Helix Angle
    　　はす歯およびウォームホイールを作る場合のねじれ角
  • Hole/Outer Diameter
    　　歯車中心に開ける穴の直径、内歯車では外径
  • Internal Gear
    　　内歯車を作る場合にチェックを入れる
  • Worm Wheel
    　　ウォームホイールを作る場合にチェックを入れる
    • Worm Diameter
      　　ウォームホイールを作る場合の相手のウォーム直径
    • Num. Spirals
      　　ウォームホイールを作る場合の相手のウォーム条数
    • Hob Diameter Ratio
      　　ぴったりの値を入れてしまうと歯当たりが生じるので大きめのホブで切るといいみたい

• Rack/Worm タブ
  　　ラック（すぐ歯、はす歯）およびウォーム
  • Module
    　　モジュール数（歯のピッチをπで割ったもの）
  • Thickness
    　　ラックの厚さ、ウォームの基準円直径
  • Length
    　　ラック・ウォームの長さ
  • Helix Angle
    　　はす歯ラックのねじれ角、ウォームのねじれ角は自動計算される
  • Num. Spiral
    　　ウォームの条数（0 ならラックが生成される）
  • Height
    　　ラックの高さ（底から基準線までの距離）

• Bevel タブ
  　　かさ歯車（すぐ歯、はす歯）
  • Axes Angle
    　　２つの軸間の角度
  • Module
    　　モジュール数（歯のピッチをπで割ったもの）
    　　はすばの場合、ここだけ正面モジュールの指定になっているので注意が必要です
  • Num. Teeth 1
    　　歯の数
  • Num. Teeth 2
    　　歯の数
  • Width
    　　歯の幅
  • Helix Angle
    　　はす歯のねじれ角

• Details
  　　詳細設定
  • Pressure Angle
    　　圧力角 20度が標準、14度のものも使われることがあるらしい
  • Backlash
    　　歯を基準線に沿って標準よりこの距離だけ下げて遊びを作る
  • Shift
    　　転位量（ラックは適用されない）
  • Fillet
    　　歯切り工具側のフィレット半径（モジュールを単位とした最大値）
  • Addendum
    　　歯末の高さ（モジュールを単位とする）　標準値は 1.0
  • Dedendum
    　　歯元の高さ（モジュールを単位としている）　標準値は 1.25

標準の SpurGear アドインとの違い†

Fusion360 には標準で SpurGear というアドインが付属しており、平歯車形状を出力可能です。

この SpurGear アドインの出力結果と本スクリプトの出力結果とを比べてみると、このように違いが生じています。

３Ｄ図の奥が SpurGear アドインの出力結果で、手前が本スクリプトの出力結果です。歯先に近い部分（歯末部分＝インボリュート領域）に目立った違いはありませんが、歯元部分に大きな違いが表れています。

小径歯車では相手の歯先が歯元部分に食い込むのを避けるため、歯元部分にトロコイド曲線が現れるのですが、SpurGear はこれを生成しないため、小径歯車と大径歯車の組み合わせでは引っ掛かりが生じてしまい正しく回転させることができません。（平面図で見ると歯底円の直径にも違いがあることが分かります。Spur Gear では歯元の高さが標準の $1.25m$ になっていないようでしたがこれは準拠する規格が違うためであるようです）

本スクリプトはトロコイド領域を正しく計算するため、小径歯車とラックの組み合わせでも問題なく回ることを期待しています。また歯の形状をスプライン曲線で近似する際、終端の傾きを指定して少数のサンプル点でより正確な形状を導いているつもりです。