나선각

기계적 공학에서 나선각은 나선선과 그 오른쪽의 원형 실린더나 원뿔에 있는 축선 사이의 각이다.^[1] 일반적인 용도는 나사, 나선 기어, 웜 기어 등이다.

나선각은 실린더의 축을 참조하고, 이를 납각과 구별하며, 이는 축에 수직인 선을 참조한다. 당연히 나선각은 납각의 기하학적 보완이다. 나선각은 도 단위로 측정한다.

개념

나사 특유의 용어로 나선의 각도는 나사로부터 나선을 풀어 단면을 직각 삼각형으로 표현하고 형성된 각도를 계산하면 알 수 있다. 용어에서 나사를 직접 언급하지만, 이러한 개념은 나선 각도의 대부분의 기계적 적용과 유사하다는 점에 유의하십시오.

나선각은 다음과 같이 표현할 수 있다.^[2]

${\displaystyle {\mbox{Helix angle}=\arctan \left({\frac {2\pi r_{m}}{L}}\right)}$

어디에

l는 나사 또는 기어의 리드다.

r은_m 나사산 또는 기어의 평균 반지름이다.

적용들

나선각은 동력 전달과 모션 변환을 수반하는 기계 공학 용도에 결정적이다. 그 용도가 훨씬 더 널리 퍼져 있기는 하지만, 몇몇 예는 아래에 요약되어 있다.

나사

단일 나선 홈을 나사-스톡 실린더로 자르면 단일 나사산이 나온다. 마찬가지로 나선 각도가 같을 경우 이중 나사산을 구성할 수 있으며, 첫 번째 홈 사이의 공간에 두 번째 실을 절단할 수 있다. 특정 용도의 경우, 3중, 4중 스레드가 사용되고 있다.^[3] 나선은 오른손 또는 왼손 중 하나를 절단할 수 있다. 특히 나사에서는 동력 나사 용도의 토크를 계산하기 위해 나선 각도가 필수적이다.

나사의 최대 효율은 다음 방정식으로 정의된다.^[4]

${\displaystyle \cHB =45^{o}-{\frac {\pi }{2}}:}$

${\displaystyle \eta_{max}={\frac {1-\sin{\phi }}{1+\sin{\phi }}}}}}}$

여기서 $\alpha {\displaystyle }$ ${\$은(는) 나선각, $\varphi {\displaystyle }$ ${\$은(는) 마찰각,$$,${\displaystyle m_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$ {\$displaystyle \eta _{max}$는 최대 효율이다. 마찰 값은 나사 및 상호 작용 너트의 재료에 따라 달라지지만, 궁극적으로는 나선 각도에 의해 효율이 제어된다. 효율성은 인접한 도표에서와 같이 일정한 마찰에 대한 나선각 대 플롯할 수 있다. 최대 효율은 40도에서 45도 사이의 나선각이지만 15도 이상의 합리적인 효율을 달성한다. 나사산 형성이 어려워 30° 이상의 나선각은 거의 사용하지 않는다. 더구나 30° 이상에서는 마찰각이 나선각보다 작아지고 너트가 더 이상 자체 잠금 상태가 되지 않아 기계적 이점이 사라진다.^[4]

헬리컬 기어

나선 기어와 웜 기어에서 나선각은 달리 명시되지 않는 한 표준 피치 원을 나타낸다.^[1] 나선각의 적용은 일반적으로 나선 기어의 경우 15°에서 30°까지의 크기를 사용하며, 45°는 안전 작동 한도를 제한한다. 각도 자체는 오른쪽 또는 왼쪽 방향으로 절단할 수 있다.^[5] 그것의 전형적인 병렬 배치에서, 나선형 기어는 나선 각도가 같은 크기이고 반대 방향으로 절단되어야 한다.

웜 기어

웜 기어는 나선 기어 시트와 유사하며, 웜 기어의 샤프트가 수직으로 정렬되어 있다는 차이점이 있다. 이 경우 지렁이의 나선각은 지렁이 기어의 납각과 맞물린다.^[6]

참고 항목

• 기어 이름 목록

참조

참고 문헌 목록

• Bhandari, V B (2007), Design of Machine Elements, Tata McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-061141-2.
• Karwa, Rajendra (2005), A textbook of machine design, Firewall Media, ISBN 978-81-7008-833-2.