機械の設計においては，設計の一部を変更したことにより，それに合わせて他の部分も変更する必要が生じる場合がある．図５－１は，正転，逆転の２方向で使用することを要求仕様とする，平歯車を用いた歯車減速機の主要部分を描いた図である．この設計について，以下の問い（１）～（４）に答えよ．
（１）回転を滑らかで静かにするために，図５－１の設計における平歯車を，図５－２に示すようにはすばの歯車に変更した．平歯車よりもはすばの歯車のほうが回転が滑らかで静かである理由を，簡潔に説明せよ．
（２）平歯車をはすばの歯車に変更したところ，平歯車のときには生じなかった力が歯車において発生し，C形止め輪ではその力を支持できなくなった．ここで発生した力はどのような方向の力であるか，またそれが発生した理由は何か，簡潔に説明せよ．
（３）平歯車をはすばの歯車に変更したことにともない，使用する軸受の種類と支持できる力の方向との関係について，検討，確認しておくべき点は何か．
（４）次の（ａ），（ｂ）の方針による設計変更案をそれぞれ１つずつ考案し，そのポンチ絵を描き，考慮した点を文章で簡潔に説明せよ．ポンチ絵は歯車減速機全体ではなく，設計変更した部分のみを描けばよい．
（ａ）はすばの歯車において上記（２）の力が生じるが，それを支持できる設計．
（ｂ）はすばの歯車を用いるが，上記（２）の力の発生自体を抑える設計．
解答：
（１）
平歯車に比べ、はすば歯車はかみ合い率 が大きくなる（）。かみ合いが歯の端から徐々に進行するため、
（２）
方向：
理由：接線力を 、ねじれ角を とすると、歯面への垂直荷重の分力としてアキシアル荷重
が発生するため。
（３）
正転および逆転の２方向で使用されるため、アキシアル荷重 の向きは回転方向に応じて反転する。したがって、
（４）
（ａ）
[ポンチ絵の図解]：歯車の片側を軸の段付き部（肩）で受け、反対側をねじとロックナット（ゆるみ止め座金付き）で締め付けて固定した図。
考慮した点：C形止め輪のアキシアル耐荷重は小さいため、
（ｂ）
[ポンチ絵の図解]：歯すじが左右対称な「く」の字型に刻まれた、やまば歯車（ダブルヘリカルギヤ）の図。
考慮した点：ねじれ角 と の歯を組み合わせることで、左右の歯で発生するアキシアル荷重の和が
となり、
本题考察机械设计中齿轮传动和轴系结构的综合应用。斜齿轮的轮齿与轴线呈一定角度，这使得其在啮合时是逐渐接触的，重合度大于直齿轮，从而使传动更加平稳且噪音较小。但在传递动力时，由于螺旋角的存在，圆周力会产生一个沿轴向的分力，即轴向力。由于要求该减速机在正反两个方向运转，因此轴向力也会随着运转方向的改变而反向。原设计中的深沟球轴承虽然能承受一定的轴向载荷，但需要仔细核算其承载能力，并在配置上确保能够承受双向的轴向力，必要时需更换为角接触球轴承或圆锥滚子轴承的背对背或面对面对置组合。此外，原图中用于轴向固定的C型弹性挡圈承载能力极小，无法抵御斜齿轮产生的大工作轴向力。为了解决这个问题可以从两个思路进行重新设计，第一个思路是增强支撑结构，例如取消挡圈改用轴肩定位，并在另一侧使用锁紧螺母将其牢固锁紧在轴上，从而提供足够的轴向抗力；第二个思路是从力的源头消除，即采用人字齿轮，利用左右相反的螺旋角在内部产生大小相等方向相反的轴向力并互相抵消，以此达到向外零轴向力输出的目的。