出力密度における高性能アプリケーションに対する需要の高まりに応えるために、歯車用の新しい材料合金と熱処理プロセスが絶えず開発されています (参考文献 . 1–3)。歯車のさまざまな材料と熱処理の調査と評価は、S-N 曲線 (参考文献 . 2、4、5) を使用して実行されます。ただし、歯の曲げ強度の S-N 曲線を生成する場合、歯根輪郭周囲の偏差の影響が考慮されなかったり、精度が不十分で記録されたりすることが多いため、すべてのバリエーションで同一の歯根輪郭が想定されます (参考文献 . 2、4、5)。歯元領域には統一された評価基準がないため、通常、試験歯車の品質は ISO 1328 1:2013 (参考文献 . 6–10) を使用して歯面領域についてのみ評価されます。したがって、熱処理による変形による歯根半径の変化などの応力増加の影響は考慮されていません(参考文献. 2、4)。特に、歯元領域が研削されていない歯車を試験する場合、熱処理による形状の偏差や歯元周囲の歯車のホブ加工による製造偏差が、試験結果に直接影響します。これらの偏差は、発生する歯根応力の変化につながり、歯の曲げ強度に影響を与えます (参考文献. 8、11–16)。以下の研究では、歯の曲げ強度に対する歯元周囲の製造関連の形状偏差の影響が調査されています。{28}}最先端技術 ギアの損傷は最悪の場合ギアボックスの完全な故障につながる可能性があるため、歯面と歯元の十分な耐荷重能力はギア設計の基本要件です (参照. 17)。このため、特に高性能ギアの設計プロセスにおいては、材料の強度、熱処理の組み合わせ、および使用時に発生する応力に関する広範な知識が最も重要です。歯の曲げ強さに影響を与える要因 歯車の歯の曲げ強さは、歯元周囲の応力と負荷容量を比較することによって得られます (参考文献. 14,17)。応力と負荷容量は両方ともさまざまなパラメータの影響を受け、その特性に応じて歯の曲げ強度にプラスまたはマイナスの影響を与える可能性があります (参照. 15)。歯元応力に影響を与える要因 歯車にかかる応力は、用途と関連する負荷に加えて、マクロおよびミクロ形状の設計、および製造プロセスによって決まります (参照. 14)。垂直圧力角は、マクロ幾何学的歯車パラメータとして、曲げモーメント アームの長さと歯元弦の長さの両方に影響します (Ref. 14)。垂直圧力角の増加は、曲げモーメントアームの減少と歯元弦の増加につながります (Ref. 14)。歯元応力を簡略化して計算するために使用できる曲げビーム理論に基づくと、曲げモーメント アームの減少は曲げモーメントの減少につながり、したがって歯元応力が低くなります (参照. 17)。歯根弦を増加させると、重要な歯根部分の断面二次モーメントが増加するため、歯根応力も減少します (Ref. 18)。重要な歯元セクションの面積は、歯幅や法線弾性率などの他のマクロ幾何学的歯車パラメータを増加して歯元応力を低減することによってさらに増加できます (参考文献 . 14、18)。歯車パラメータが一定である場合の通常のモジュールの増加と歯車幅の増加の両方により、重要な歯元セクションの面積が大きくなり、歯元応力の減少につながりました (Ref. 14,18)。歯根の応力に影響を与えるもう 1 つの幾何学的要因は、歯根の輪郭 (Ref. 14) です。臨界断面における既存の歯根半径が小さいほど、応力-増加ノッチ効果が大きくなり、したがって歯根にかかる応力も大きくなります(参考文献. 14、15)。この関係を考慮して、歯根の形状を最適化し、その他の点では歯の形状を変更しないことにより、歯の曲げ強度を 10 ～ 30% 向上させることができることが、さまざまな研究で示されています (参考文献 . 11、12、15、16、19)。最適化の可能性は、歯根形状の初期状態と使用される最適化方法によって異なります (参照. 11,12,15,16,19)。逆に、プロセスの変動や製造誤差による指定の歯元形状からの逸脱は、歯の曲げ強度の低下につながる可能性があります (参考文献 . 13,20)。