Egyszerű sebességfokozat magyarázata

A fogaskerekek egymással való kapcsolatának módját fontos tudni annak, aki a lehető legtöbbet tervezi kihasználni. A legtöbb modern autó áttételi aránya számítógéppel lett kiszámítva, de a kerékpárok és a mechanikus otthoni projektek nem. Ha titokzatosak a sebességfokozatok, az segít megtudni, hogy mi az a sebességváltó, és hogyan befolyásolja a mechanikus eszköz más részeit.

Ahol számos hajtómű kapcsolódik össze, ott a fogak száma fontos arányt képez: az áttételt. Ha több fogaskerék összefonódik, akkor ezek alkotják az úgynevezett fogaskerék-láncot. Az arányt csak az első sebességfokozattól, az erőforráshoz csatlakoztatott hajtóműtől és a lánc utolsó sebességfokozatától számítják. Ha összeszámolja az első fogaskerék és az X fokozat (az utolsó) fogainak számát, és arányban állítja őket (1: X), akkor ez az áttételi arány. Ha a szám csökkenthető, akkor csökkentenie kell, például 100 fog aránya: 40 fog 5: 2-re csökken.

Az áttételi arány szükséges az adott hajtóműlánc által elért sebesség kiszámításához. Ha ez az információ megvan, akkor a sebesség kiszámításához szükséges adatok fele megvan. Az egyenlet a Sebesség (1. fokozat) * Fogak (1. fokozat) = Sebesség (X fokozat) * Fogak (X fokozat). Tehát, ha megvan a sebesség, amelyet a motor a sebességváltóba tesz, akkor nagyon könnyen kiszámíthatja az X sebességfokozat sebességét.

Kerékpáron kissé más a rendszer: a közvetlenül összekötő fogaskerék helyett egy szíjtárcsa-lánc rögzíti őket, de az áttételi arány továbbra is érvényes. Egy hegyikerékpáron például koncentrikus fogaskerekek vannak felszerelve a pedálokhoz, és további fogaskerekek a hajtókerékhez. A kerékváltó fogainak és a pedál fogaskerekének fogaihoz viszonyított aránya továbbra is arányt képez - és ha a motoron meghatározott sebességgel pedálol, akkor ennek az áttételnek a megváltoztatása megváltoztatja a menet sebességét.

Ha egy hajtóműláncban középen számos sebességfokozat van, akkor valami meglehetősen érdekes történik a középső fogaskerekekkel. Lehet, hogy észrevette, hogy az előző számításokban csak az első és az utolsó fontos hajtómű fontos. Ez azért van, mert a köztes sebességfokozatok nem befolyásolják a sebességet - olyan gyorsan vagy lassan haladnak, amennyire szükségük van. Amit megváltoztatnak, az az irány: ha páratlan számú sebességfokozat van, akkor az első és az utolsó ugyanabba az irányba fordul.

A sebességváltó ismeretének előnye, hogy ezt mechanikai előnyére fordíthatja. Kompromisszum van a fordulatszám és a forgatónyomaték között. Ha az áttétel aránya 1: 1, a nyomaték mennyisége megegyezik és a fordulatszám ugyanaz. Amint azonban megnöveli az áttételt (például 1: 4), csökkenti a nyomatékot, de jelentősen megnöveli a sebességet. Ha megfordítaná az arányt (mondjuk 4: 1), akkor csökkentené a sebességet, de növelné a nyomatékot.