ギア伝達比の決定方法

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機械工学では、ギア比は2つ以上のインターロッキングギアの回転速度間の関係の尺度です。一般に、2つの歯車の場合、最初の歯車（モーターから直接回転力を受けている歯車）が2番目の歯車よりも大きいと、より速く回転し、その逆も同様です。この基本概念は、次の式で表すことができます。 ギア比= T2 / T1ここで、T1は最初のギアの歯数、T2は2番目のギアの歯数です。

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方法1/2：歯車列の比率を見つける

2つのギアの比率を計算する

2ギアトレインから始めます。 関係を判断するには、「ギアトレイン」を形成する少なくとも2つの連動ギアが必要です。一般的に、最初のものはモーターから動力を受け取り、それをシャフトに接続されている2番目のものに伝達するギアです。また、これら2つの間には、「中間ギア」であるギアがいくつあってもかまいません。
- とりあえず、2つの歯車だけの列車を分析してみましょう。関係を見つけるには、これらの歯車を相互接続し、一方が他方を回転させている必要があります。例として、モーター（ギア1）に接続された小さなギアが、シャフトに接続された2番目（ギア2）を回転させているとします。
最初の歯の数を数えます。 インターロッキングギア間の関係を定義する簡単な方法は、2つのギアの歯数を比較することです。最初のギアにある歯の数を決定することから始めます。これを行うには、手動でカウントするか、この情報がパーツ自体のマーキングに存在するかどうかを確認します（利用可能な場合）。
- この例では、最小のギアが持っているとしましょう 20本の歯。
2速ギアの歯数を数えます。 ここで、最初のギアと同じ方法で、他のギアの歯数を決定します。
- 私たちの例では、彼女が持っているとしましょう 30本の歯。
1つの歯の数をもう1つで割ります。 各歯車の歯の数がわかったので、2番目の歯の数を最初の歯で割ることで関係を簡単に見つけることができます。必要に応じて、小数、分数、または関係として答えを書くことができます（x：y、例えば）。
- この例では、30（2番目の歯の数）を20（最初の歯の数）で割ると、30/20になります。1.5。この結果は次のように書くこともできます 3/2 または 1.5 : 1、など。
- この関係が意味するのは、最大のギアが1回転を完了するには、2番目のギアが1.5回転する必要があるということです。これは理にかなっています。最初のギアが大きいので、回転が遅くなります。

3つ以上のギアの比率を計算する

2つ以上のギアを備えた列車から始めます。 名前が示すように、「ギアトレイン」は、2つだけでなく一連のギアによって形成することもできます。これらの場合、最初のものはモーターに接続するものであり、最後のものはシャフトに接続するものですが、2つの間に中間ギアもあります。回転方向を変えたり、直接接続できなかったギアを接続したりするために使用します。
- たとえば、上記の2ギアトレインのエンジンに、7つの歯を持つ別のギアが接続されているとします。次に、エンジンに接続された7歯のギア、シャフトに接続された30歯のギア、および中間（以前は最初であった）の20歯のギアがあります。
最初と最後の歯車の歯数を割ります。 2つ以上のギアを備えた列車の場合に覚えておくべき重要なことは エンジンと車軸に直接接続されているもの（通常はそれぞれ最初と最後）のみが重要です。 言い換えると、 中間ギアは、一般的に列車の関係をまったく妨げません。 重要な2つの歯車（モーターに接続されている歯車とシャフトに接続されている歯車）を特定したら、前と同じ方法で、2番目の歯車の歯数を1番目の歯車で割ります。
- この例では、車軸ギアの30個の歯をエンジンギアの7個で割ることによって関係を見つけます。 7/30 = 4.3、おおよそ（または4.3：1など）。これは、はるかに大きい車軸ギアが1回回転するように、最初のギアが4.3回回転する必要があることを意味します。
必要に応じて、中間ギア間の関係を見つけます。 特定の状況では、中間ギア間の関係も見つける必要がある場合があります。これらの場合、最初のギア（モーターに接続されている）と2番目のギアの関係を計算することから始めて、各ペアの関係を計算し続けます。最後の2つ（最後から2番目と軸に接続されているもの）に到達するまで、歯車を連動させます。各ペアについて、通常、2番目の歯の数を最初の歯で割って比率を計算します。
- この例では、中間関係は20/7 =です。 2.9 および30/20 = 1.5。これらの値はいずれも、一般的な列車の比率である4.3と同じではないことに注意してください。
- その間、 （20/7）×（30/20）= 4.3であることにも注意してください。一般に、 中間の関係は、それらの間で乗算されると、列車の一般的な関係になります。

方法2/2：速度比の計算

最初のギアの回転速度を見つけます。 この関係を使用すると、前のギアの「イン」速度を考慮して、ギアの回転速度を簡単に見つけることができます。まず、最初のギアの回転速度を見つけます。ほとんどの場合、この計算は1分あたりの回転数（rpm）の単位を使用して実行されますが、他の単位も機能します。
- たとえば、上記の歯車列に、7つの歯が130 rpmで回転する最初の歯車があり、次に30の歯がある歯車があるとします。この情報を使用して、2番目のギアの回転速度を数ステップで見つけることができます。
この情報を式S1×T1 = S2×T2に代入します。 その中で、S1は1速ギアの回転速度を表し、T1はその中の歯の数を表します。 S2とT2は、2速ギアの速度と歯数を表します。情報を入力し、左側の未知のものを分離します。
- このタイプの問題では、ほとんどの場合S2の値を探しますが、他の変数の値を見つけることは完全に可能です。この例では、情報を入力すると、次の情報が取得されます。
- 130rpm×7 = S2×30
それを解決します。 未知の値を見つけることは、基本的な代数の問題です。方程式の残りの部分を単純化し、等式の片側で変数を分離するだけで、答えが得られます。正しい単位を使用することを忘れないでください。そうしないと、たとえば、学校の宿題でポイントを失う可能性があります。
- この例では、次のように解決できます。
- 130rpm×7 = S2×30;
- 910 = S2×30;
- 910/30 = S2;
- 30.33 rpm = S2;
- つまり、最初のギアが130 rpmで回転すると、2番目のギアは30.33rpmで回転します。 2速ギアがはるかに大きいため、これは理にかなっています。そのため、回転が遅くなります。

チップ

一方、負荷回転がパワーユニットの回転よりも小さいシステムでは、高速でピーク出力のエンジンが必要になります。
ギア比の動作原理を確認するには、自転車に乗ってください。前方に小さなギアがあり、後方に大きなギアがあると、上り坂に直面しやすいことを認識してください。この場合、ペダルの力で小さいギアを回す方が簡単ですが、大きいギアを持っている後輪を回すには、より多くの回転が必要です。つまり、速度は遅くなりますが、ペダルをこぐのは簡単になります。フロントに大きなギアがあると、プロセスが逆になります。
負荷を動かすために必要なエネルギーは、エンジンのギア比によって定義されます。これは、ギア比を考慮して、負荷に必要な電力を供給するために準備する必要があります。負荷の回転速度がパワーユニットの回転速度よりも速いシステムでは、低回転でより強力なエンジンが必要になります。