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ギアアクセサリー

ギアトランスミッションの基本タイプとギア比の計算

I. はじめに A. ギアトランスミッションとは何か ギアトランスミッションの基本的な定義は、回転する歯車から機械エネルギーを伝達する機械システムです…

I. はじめに

A. ギアトランスミッションとは

遊星歯車モーター図

B. この条項の目的

この記事の目的は、ギア伝動システムの基本的なタイプとギア比の計算方法を説明することです。平歯車、ヘリカル歯車、遊星歯車、ウォーム歯車などのさまざまなギアを調べることで、これらのギアがさまざまな構成でどのように効率的な機械的エネルギー伝達を促進するかを理解します。さらに、ギア比の計算を理解することは、エンジニアが特定のアプリケーションに合わせてギアボックスの設計とマッチングを最適化するのに役立つため、非常に重要です。

II. ギアトランスミッションの基本タイプ 小型ギアボックス


小型ギアボックス内のギア構造には、平歯車、遊星歯車、ウォームギア、ヘリカルギアが含まれます。各タイプは、その特定の構造的特徴により、さまざまな用途に独自の利点を提供します。これらのギアタイプを分析すると、小型ギアボックスの設計における重要な役割を理解し、機械システムの全体的な効率と安定性を高めることができます。

ギアタイプ利点デメリット
平歯車シンプルなデザイン、製造が簡単高速走行時には騒音が大きく、積載量が限られている
遊星歯車高トルク密度、コンパクトな設計複雑な設計、高コスト
ウォームギア高い減速比、セルフロック機能効率が低く、摩擦が大きく、
基本的なギアトランスミッションの種類
平歯車
遊星歯車

A. 平歯車

1. 平歯車とは何か

平歯車の歯形は歯車軸と平行です。2 つの平歯車が噛み合うと、歯面の接触によって動力と運動が伝達されます。平歯車伝動は通常、平行軸間の伝動に使用されます。

2. 平歯車の動作原理

  • M₁: 駆動ギア(入力ギア)
  • M₂: 従動ギア(出力ギア)
  • W₁: 駆動ギア速度(入力速度)
  • T₁: 駆動ギアトルク(入力トルク)
  • W₂: 駆動ギア速度(出力速度)
  • T₂: 駆動ギアトルク(出力トルク)
  • r₁: 駆動ギア半径
  • r₂: 駆動ギア半径

駆動ギアの角速度(1)とそのトルク(T1)が従動ギア(2, T2)をギア比で制御します。ギアの歯の数に応じて、出力トルクと速度を変更できます。

数学的には、この関係は次のように表現できます。

$$W_1 \cdot T_1 = W_2 \cdot T_2$$

3. 平歯車比の計算方法

$$\text{総ギア比} = \frac{\text{ギア 1 の歯数}}{\text{ギア 2 の歯数}} \times \frac{\text{ギア 2 の歯数}}{\text{ギア 3 の歯数}}$$


与えられたデータ

計算のためのデータは次のとおりです。

  • ギア1 (駆動ギア):80歯
  • ギア2 (従動ギア1と駆動ギア2):40歯
  • ギア3 (ドリブンギア2):20歯

第一段ギア比

$$R_1 = \frac{\text{ギア1の歯数}}{\text{ギア2の歯数}} = \frac{80}{40} = 2:1$$


セカンドステージギア比

$$R_2 = \frac{\text{ギア2の歯の数}}{\text{ギア3の歯の数}} = \frac{40}{20} = 2:1$$


総ギア比

$$R_{\text{合計}} = R_1 \times R_2 = 2 \times 2 = 4:1$$

B. 遊星歯車

1. 遊星歯車とは何か

遊星歯車システムは、 サンギア 中央に1つ以上の 遊星歯車 遊星歯車は、その周囲を回転する歯車と、遊星歯車が同時に噛み合う固定リングギア(外歯車)で構成されています。

2. 遊星歯車の動作原理

  • s: サンギア
  • p: プラネットギア
  • r: リングギア
  • 1: 太陽歯車と遊星歯車の間の力
  • 2: 遊星歯車とリング歯車の間の力
遊星歯車の動作原理

3. 遊星ギア比の計算方法

$$i = \frac{Z_r}{Z_s}$$

与えられたデータ

  • 固定コンポーネント: プラネットキャリア
  • サンギア(Zs): 20歯
  • リングギア(Zr): 74歯

ギア比

$$i = \frac{Z_r}{Z_s} = \frac{74}{20} = 3.7$$

注意!

多段遊星歯車システムの総ギア比は、各段のギア比の積である。

$$i_{\text{合計}} = i_1 \times i_2 \times i_3 \dots$$

C. ウォームギア

1. ウォームギアとは

ウォームギアシステムは、 ウォームホイール そして ワームその動作原理は、ウォームの回転によってウォームホイールを回転させ、それによって速度を低下させ、トルク伝達の方向を変えることです。

2. ウォームギアの動作原理

  • 車輪: ウォームギアの歯数
  • ワーム: ワームのスレッド数(ヘッド数)(通常は 1 または 2 ですが、それ以上の場合もあります)

$$i = \frac{z_{\text{ウォームホイール}}}{z_{\text{ワーム}}}$$

与えられたデータ

仮定する:

  • 車輪: ウォームギアの歯数 = 40
  • ワーム: ワームのスレッド数 = 1

ギア比

$$i = \frac{z_{\text{ワーム}}}{z_{\text{ホイール}}} = \frac{1}{40} = 40:1$$

クイック引用

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