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기어는 거의 모든 곳에 있습니다. 그들은 변속기와 앞 유리 와이퍼 모두에서 자동차에 있습니다. 계란 자전거와 같은 주방 용품, 심지어는 시계, 또는 적어도 예전에는 자전거에 있습니다. 기어는 기본적으로 모터 구동축의 회전 속도를 높이거나 줄이기 위해 서로 연결된 톱니 바퀴 세트입니다.
기어 시스템이 회전 속도를 변경할 수있는 양은 기어 휠의 상대적인 크기의 함수이며이를 기어비라고합니다. 기어비 공식은 매우 간단합니다. 기본적으로 구동 휠의 톱니 수를 세고이를 모터에 연결된 드라이버 휠의 톱니 수로 나눕니다. 기어 시스템이 아이들러라고하는 여러 개의 중간 휠로 구성되어 있어도 간단한 계산입니다.
생각보다 기어비 계산이 더 쉬움
두 개의 기어 휠을 결합하면 상대 크기에 따라 각각의 회전 속도가 결정됩니다. 드라이버 휠이 구동 휠보다 작 으면 큰 휠보다 더 자주 회전합니다. 드라이버 휠이 더 크면 구동 휠이 더 빨리 회전합니다.
휠의 반지름을 비교하여 간단한 기어 시스템이 생성하는 가속 및 감속의 양을 계산할 수 있지만 더 쉬운 방법이 있습니다. 두 기어 휠의 톱니가 서로 맞 물리기 때문에 두 휠의 톱니 크기가 같아야하므로 두 바퀴의 톱니 수를 간단히 비교할 수 있습니다. 이것이 실제로 기어비를 계산하는 방법입니다. 드라이버 휠과 피동 휠 모두에서 톱니 수를 세고이 숫자를 비율 또는 분수로 표시합니다.
예를 들어, 운전자 휠에 톱니가 20 개 있고 종동 휠에 40 개가있는 경우 기어비를 40/20으로 계산하면 2/1 또는 2 : 1로 단순화됩니다. (구동 휠의 톱니 수는 항상 분수의 맨 위 또는 비율에서 첫 번째입니다). 이것은 구동 휠의 모든 회전에 대해 드라이버 휠이 두 번 회전한다는 것을 알려줍니다. 마찬가지로 1/2의 비율은 구동 휠이 회전 할 때마다 구동 휠이 두 번 회전한다는 것을 나타냅니다. 즉, 구동 휠이 모터 샤프트보다 빠르게 회전합니다.
복잡한 시스템에 기어비 방정식을 적용하는 방법
많은 기어 시스템에는 하나 이상의 아이들러 휠이 통합되어 있는데,이 휠은 종종 드라이버 휠과 피동 휠이 같은 방향으로 회전하거나 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 드라이버 휠과 피동 휠의 비율과 동일하다는 것을 알 수 있습니다.
다시 말해서, 드라이버 휠과 피동 휠이 유일한 두 가지입니다. 시스템에 아이들러가 몇 개 있더라도 최종 기어비는 드라이버 휠과 피동 휠 사이의 비율입니다. 평 기어, 베벨 기어 및 웜기어를 포함한 모든 유형의 기어에 적용됩니다.
기어비를 사용하여 속도 계산
일반적으로 분당 회전 수 (rpm)로 측정되는 드라이버 휠의 회전 속도를 알고 있으면 기어 비율에 따라 구동 휠의 속도가 표시됩니다. 예를 들어, 기어비가 3 : 1 인 시스템을 생각해보십시오. 이는 구동 휠이 구동 휠보다 3 배 빠르게 회전한다는 것을 의미합니다. 구동륜의 속도가 300 rpm 인 경우, 구동륜의 속도는 100 rpm이다.
일반적으로 다음 기어비 방정식을 사용하여 회전 속도를 계산할 수 있습니다.
에스1 • T1 = S2 • T2, 어디
에스1 드라이버 휠의 속도와 T1 그 바퀴의 톱니 수입니다.
에스2 그리고 T2 구동 휠의 속도와 톱니 수입니다.
기어 시스템을 설계하는 경우 기어비 차트가 유용합니다. 사양에서 모터의 rpm을 찾고 차트를 사용하여 필요한 피동 휠에서 회전 속도를 생성하는 기어 시스템을 설계 할 수 있습니다.