기어는 거의 모든 곳에 있습니다. 변속기와 앞 유리 와이퍼 모두 자동차에 있습니다. 그들은 자전거, 달걀 비터와 같은 주방 용품, 심지어 시계에 있습니다. 또는 적어도 예전에는 그렇습니다. 기어는 기본적으로 모터 구동축의 회전 속도를 높이거나 낮추기 위해 함께 결합 된 톱니 바퀴 세트입니다.
기어 시스템이 회전 속도를 변경할 수있는 양은 기어 휠의 상대적인 크기의 함수이며 기어비라고합니다. 기어비 공식은 매우 간단합니다. 기본적으로 구동 휠의 톱니 수를 세고이를 모터에 부착 된 드라이버 휠의 톱니 수로 나눕니다. 기어 시스템이 아이들러라고하는 여러 개의 중간 바퀴로 구성된 경우에도 간단하게 계산할 수 있습니다.
생각보다 기어비를 계산하는 것이 더 쉽습니다.
두 개의 기어 휠을 결합하면 상대적인 크기에 따라 각각의 회전 속도가 결정됩니다. 구동 휠이 구동 휠보다 작 으면 큰 휠보다 더 자주 회전합니다. 운전석이 더 크면 구동 바퀴가 더 빨리 회전합니다.
바퀴의 반경을 비교하여 간단한 기어 시스템이 생성하는 가속 및 감속의 양을 계산할 수 있지만 더 쉬운 방법이 있습니다. 두 톱니 바퀴의 톱니가 맞 물리기 때문에 양쪽 바퀴의 톱니 크기가 같아야하므로 두 바퀴의 톱니 수를 간단히 비교할 수 있습니다. 이것은 실제로 기어비를 계산하는 방법입니다. 운전자 휠과 구동 휠 모두의 톱니 수를 세고이 숫자를 비율 또는 분수로 표현합니다.
예를 들어, 운전석에 20 개의 톱니가 있고 종 동륜에 40 개의 톱니가있는 경우 기어비를 40/20으로 계산하여 2/1 또는 2: 1로 단순화합니다. (구동 휠의 톱니 수는 항상 비율에서 첫 번째 또는 분수 위에 표시됩니다). 이것은 구동 휠이 회전 할 때마다 드라이버 휠이 두 번 회전한다는 것을 알려줍니다. 비슷하게 1/2의 비율은 구동 휠이 회전 할 때마다 구동 휠이 두 번 회전 함을 의미합니다. 즉, 구동 휠이 모터 샤프트보다 빠르게 회전합니다.
복잡한 시스템에 기어비 방정식을 적용하는 방법
많은 기어 시스템에는 하나 이상의 아이들러 휠이 통합되어 있으며, 이는 종종 드라이버 휠과 구동 휠이 동일한 방향으로 회전하는지 확인하거나 회전 평면을 변경하기 위해 존재합니다. 기어비 공식을 기어 시스템의 각 휠 쌍에 연속적으로 적용하여 시스템의 최종 기어비에 도달 할 수 있지만 그렇게 할 필요는 없습니다. 그렇게하면 모든 기어비의 곱이 운전자 휠과 피동 휠 사이의 비율과 동일하다는 것을 알 수 있습니다.
즉, 운전자 휠과 피동 휠만 중요한 두 가지입니다. 시스템에 얼마나 많은 아이들러가 있든 상관없이 최종 기어비는 운전자 휠과 피동 휠 사이의 비율입니다. 이는 평 기어, 베벨 기어 및 웜기어를 포함한 모든 유형의 기어에 해당됩니다.
기어비를 사용하여 속도 계산
일반적으로 분당 회전 수 (rpm)로 측정되는 드라이버 휠의 회전 속도를 알고있는 경우 기어비는 구동 휠의 속도를 알려줍니다. 예를 들어, 기어비가 3: 1 인 시스템을 생각해보십시오. 즉, 구동 휠이 구동 휠보다 3 배 빠르게 회전합니다. 운전 륜의 속도가 300rpm이면 구동륜의 속도는 100rpm입니다.
일반적으로 다음 기어비 방정식을 사용하여 회전 속도를 계산할 수 있습니다.
에스1 • T1 = S2 • T2, 어디
에스1 운전석의 속도와 T1 바퀴의 톱니 수입니다.
에스2 그리고 T2 구동 휠의 속도와 톱니 수입니다.
기어 시스템을 설계하는 경우 기어비 차트가 편리합니다. 사양에서 모터의 rpm을 찾고 차트를 사용하여 필요한 구동 휠의 회전 속도를 생성하는 기어 시스템을 설계 할 수 있습니다.