ギアは事実上どこにでもあります。 それらは、トランスミッションとワイパーの両方で車の中にあります。 彼らは自転車に乗ったり、エッグビーターのような台所用品に入れたり、時計にさえ入れたりします。少なくとも以前はそうだったのです。 歯車は基本的に、モータードライブシャフトの回転速度を増減するために結合された歯車のセットです。
ギアシステムが回転速度を変更できる量は、ギアホイールの相対的なサイズの関数であり、ギア比として知られています。 ギア比の式はかなり単純であることがわかります。 基本的には、従動輪の歯数を数え、それをモーターに取り付けられている駆動輪の歯数で割ります。 ギアシステムがアイドラーと呼ばれるいくつかの中間ホイールで構成されている場合でも、これは簡単な計算です。
思ったよりギア比の計算が簡単
2つの歯車を結合すると、それらの相対的なサイズによって、それぞれが回転する速度が決まります。 運転輪が従動輪よりも小さい場合、大きい方よりも頻繁に回転します。 駆動輪が大きいほど、従動輪の回転が速くなります。
単純な歯車システムがホイールの半径を比較することによって生成する加速と減速の量を計算できますが、より簡単な方法があります。 両方の歯車の歯が連動するため、両方の車輪で同じサイズである必要があります。これにより、2つの車輪の歯の数を簡単に比較できます。 これは実際にギア比を計算する方法です。 駆動輪と従動輪の両方の歯の数を数え、これらの数を比率または分数として表します。
たとえば、駆動輪の歯数が20で、従動輪の歯数が40の場合、ギア比を40/20と計算します。これは、2/1、つまり2：1に簡略化されます。 （従動輪の歯数は、常に分数の上または比率の最初になります）。 これは、従動輪が1回転するたびに、運転輪が2回転することを示しています。 同様に、比率が1/2の場合、従動輪は駆動輪が1回転するたびに2回回転します。つまり、従動輪はモーターシャフトよりも速く回転します。
ギア比方程式を複雑なシステムに適用する方法
多くのギアシステムには、1つまたは複数のアイドラーホイールが組み込まれています。これらのホイールは、ドライバーホイールとドリブンホイールが同じ方向に回転することを保証したり、回転面を変更したりするためによくあります。 ギアシステムのホイールの各ペアにギア比の式を連続して適用して、システムの最終的なギア比に到達することができますが、それを行う必要はありません。 そうすると、すべてのギア比の積が、運転輪と従動輪の比率と同じであることがわかります。
言い換えれば、重要なのは運転輪と従動輪だけです。 システム内にアイドラーがいくつあっても、最終的なギア比は運転輪と従動輪の比率です。 これは、平歯車、かさ歯車、ウォーム歯車を含むすべてのタイプの歯車に当てはまります。
ギア比を使用した速度の計算
通常、1分あたりの回転数（rpm）で測定される運転輪の回転速度がわかっている場合、ギア比は従動輪の速度を示します。 たとえば、ギア比が3：1のシステムについて考えてみます。これは、運転輪が従動輪の3倍の速さで回転することを意味します。 運転輪の速度が300rpmの場合、従動輪の速度は100rpmです。
一般に、次のギア比の式を使用して回転速度を計算できます。
S1 •T1 = S2 •T2、 どこ
S1 は運転輪とTの速度です1 そのホイールの歯の数です。
S2 およびT2 は従動輪の速度と歯数です。
ギアシステムを設計している場合は、ギア比チャートが便利です。 仕様でモーターのrpmを見つけ、チャートを使用して、必要な従動輪の回転速度を生成するギアシステムを設計します。