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ギアは事実上どこにでもあります。トランスミッションとフロントガラスのワイパーの両方にあります。彼らは自転車、卵泡立て器のような台所用品、そして時計さえも、あるいは少なくとも以前はそうでした。ギアは基本的に、モーター駆動シャフトの回転速度を増減するために一緒に連結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した。基本的には、駆動輪の歯の数を数え、それをモーターに取り付けられているドライバー輪の歯の数で割ります。ギアシステムがアイドラーと呼ばれる複数の中間ホイールで構成されている場合でも、簡単に計算できます。
あなたが考えるよりも簡単にギア比を計算する
2つの歯車を連結すると、それぞれ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。ドライバーホイールがドリブンホイールよりも小さい場合、大きいホイールよりも頻繁に回転します。ドライバーホイールが大きい場合、ドリブンホイールはより速く回転します。
車輪の半径を比較することで、単純な歯車システムが生成する加速と減速の量を計算できますが、もっと簡単な方法があります。両方の歯車の歯が噛み合うため、両方の車輪で同じサイズにする必要があり、2つの車輪の歯の数を単純に比較できます。これは実際にギア比を計算する方法です。ドライバーホイールとドリブンホイールの両方の歯の数を数え、これらの数を比率または分数で表します。
たとえば、ドライバーホイールの歯数が20で、ドリブンホイールの歯数が40の場合、ギア比を40/20として計算します。これにより、2/1または2：1に簡単になります。 （従動輪の歯数は常に端数の上または比率の最初になります）。これは、ドリブンホイールが回転するたびに、ドライバーホイールが2回転することを示しています。同様に、1/2の比率は、駆動輪がドライバーホイールの回転ごとに2回回転すること、つまり、駆動輪がモーターシャフトよりも速く回転することを示しています。
複雑なシステムにギア比の式を適用する方法
多くのギアシステムには1つ以上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するため、または回転面を変更するために使用されます。ギアシステムの最終的なギア比に到達するために、ギアシステムの各ホイールペアにギア比の式を連続して適用できますが、その必要はありません。そうすると、すべてのギア比の積がドライバーホイールとドリブンホイールの比率と同じであることがわかります。
つまり、重要なのはドライバーホイールとドリブンホイールだけです。システムにアイドラがいくつあっても、最終ギア比はドライバーホイールとドリブンホイールの比率です。これは、平歯車、かさ歯車、ウォーム歯車など、あらゆる種類の歯車に当てはまります。
ギア比を使用して速度を計算する
通常、1分あたりの回転数（rpm）で測定されるドライバーホイールの回転速度がわかっている場合は、ギア比によって駆動輪の速度がわかります。たとえば、ギア比が3：1のシステムを考えてみましょう。これは、ドライバーホイールがドリブンホイールの3倍の速度で回転することを意味します。ドライバーホイールの速度が300 rpmの場合、ドリブンホイールの速度は100 rpmです。
一般に、次のギア比式を使用して回転速度を計算できます。
S1 •T1 = S2 •T2、 どこ
S1 ドライバーホイールの速度とT1 そのホイールの歯の数です。
S2 とT2 駆動輪の速度と歯数です。
ギアシステムを設計する場合は、ギア比チャートが便利です。仕様でモーターのrpmを確認し、チャートを使用して、必要な駆動輪の回転速度を生成するギアシステムを設計できます。