[2026/9/14]

[WEB App] Involute Gear Generator v1 — インボリュート歯車ジェネレーター（歯車列・ヘリカル対応）

[WEB App] Involute Gear Generator v1 — インボリュート歯車ジェネレーター（歯車列・ヘリカル対応）

Involute Gear Generator v1

インボリュート曲線の数式から歯車形状を生成し、複数段の歯車列の噛み合わせ、はすば歯車（ヘリカルギア）化、DXFエクスポートまでをブラウザ完結で行える3Dツール。

モジュール・歯数・圧力角を指定するだけで標準インボリュート歯形を自動生成し、歯車の枚数を増やせば軸間距離・角速度比・回転方向をすべて自動で再計算。ヘリカル化にも対応し、隣り合う歯車は自動で逆ねじれ（右ねじれ/左ねじれ）になるため、そのまま正しく噛み合う。生成した歯形はレーザーカット・3Dプリント向けにDXF（LWPOLYLINE + CIRCLE）として書き出せる。

スクリーンショット

歯車列（3段噛み合わせ）

Involute Gear Generator v1 — 歯車列（3段）

はすば歯車（ヘリカル化）

Involute Gear Generator v1 — はすば歯車（ヘリカルギア）

DXFエクスポート（DXF Viewerで確認）

Involute Gear Generator v1 — DXFエクスポート確認

動画（GIF）

Involute Gear Generator v1 操作デモ

特徴

  • 標準インボリュート歯形の自動生成:
    モジュール・歯数・圧力角を指定するだけで、基礎円・歯先円・歯元円を計算し、インボリュート曲線から正しい歯形を自動生成。

  • 歯元フィレット（近似丸め）:
    2次ベジェ曲線でフランクの立ち上がりと歯底円を滑らかに繋ぎ、鋭角な歯元を丸める。低歯数時のアンダーカット（干渉）も実際のインボリュートギア同様に再現される。

  • 2〜5段の歯車列:
    歯車を追加するたびに軸間距離（ピッチ半径の和）・角速度比（歯数比の逆数）・回転方向を自動で再計算。各段の噛み合い位相は「Phase Trim」で微調整可能。

  • はすば歯車（ヘリカルギア）化:
    Three.jsのExtrudeGeometryにはないZ方向のひねり押し出しを自前のロフト生成で実装。ヘリカル角度を上げると歯が斜めに走り、隣接する歯車は自動で逆ねじれになり正しく噛み合う。

  • DXFエクスポート:
    歯形の点群をそのままLWPOLYLINE + CIRCLEに変換し、mm単位・レーザーカット向けの平置きレイアウトでDXFを書き出し。[[dxf-viewer]]で読み込み確認済み。

  • リアルタイム回転プレビュー:
    歯数・モジュール・圧力角・ヘリカル角を変更すると即座に形状を再生成し、正しい角速度比で回転させて噛み合わせを目視確認できる。

モジュール構成

モジュール名主要機能
PROFILE ENGINEインボリュート歯形生成。基礎円・歯先円・歯元円、圧力角対応
FILLET2次ベジェ曲線による歯元フィレットの近似丸め
GEAR TRAIN2〜5段の歯車列。軸間距離・角速度比・回転方向の自動計算、Phase Trim
HELICALZ方向にひねりを加えたはすば歯車。自前ロフト生成、隣接段の自動逆ねじれ
DXF EXPORTERLWPOLYLINE + CIRCLE、mm単位、レーザーカット向け平置きレイアウト
VIEWEROrbitControlsによる3Dプレビュー、リアルタイム回転

使い方

1. 歯形パラメータの設定

SHARED PARAMETERSでモジュール・圧力角・ヘリカル角・ボア径を設定します。モジュールと圧力角は全ての歯車で共通（噛み合うために必須の制約）です。

2. 歯車列の構成

GEAR TRAINの「Number of Gears」で歯車の枚数（2〜5段）を選び、各GEARカードで歯数を調整します。歯車を追加・変更するたびに軸間距離と回転比が自動で再計算されます。

3. 噛み合い位相の調整

3段目以降で初期フレームの歯が食い込んで見える場合は、各段の「Phase Trim」で見た目の位相を微調整します（角速度比自体は歯数比で厳密に計算済み）。

4. はすば歯車化

「Helix Angle β」を0°より大きくすると、歯車がはすば歯車（ヘリカルギア）になります。隣接する歯車は自動で逆ねじれ（右ねじれ/左ねじれ）になり、正しく噛み合います。

5. DXFエクスポート

「EXPORT DXF (flat layout)」ボタンで、現在の歯車構成をレーザーカット向けの平置きレイアウトDXFとしてダウンロードします。DXFはZ=0の正面断面（ねじれ前の輪郭）です。

技術スタック

  • Three.js（ESM, v0.160.0） — 3Dレンダリング、歯車ジオメトリの生成
  • OrbitControls — カメラ操作（ドラッグ回転・ホイールズーム）
  • Astro — Webアプリケーション基盤

技術記事

更新履歴

  • [2026-09-13]: v1.0 初回公開。
    • インボリュート歯形生成（基礎円・歯先円・歯元円、圧力角対応）の実装
    • 2次ベジェ曲線による歯元フィレット近似の実装
    • 2〜5段の歯車列（軸間距離・角速度比・回転方向の自動計算、Phase Trim）の実装
    • はすば歯車（ヘリカルギア）化。自前のロフト生成による、ExtrudeGeometryにないひねり押し出しの実装
    • LWPOLYLINE + CIRCLEによるDXFエクスポート（レーザーカット向け平置きレイアウト）の実装
    • vrm-to-mmd.astroのUIパターンを踏襲したAstro移植