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変速

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歯車伝動装置

いくつかの歯車を組み合わせたものを歯車列といいます。

 

工作機械や自動車などは、モーターやエンジンの回転を、条件に適した速さで伝える必要があります。

 

そのために歯車列が使われ、このような装置を歯車伝動装置といいます。

 

 

速度伝達比

速度を伝達するためには2つの歯車が必要です。

 

その歯車うち[回す方の歯車]を[駆動歯車]といいます、ミニ四駆で言うとピニオンギアです。

 

[回される方の歯車]を[被動歯車]といいます、ミニ四駆ではカウンターギアの広い方やスパーギアにあたります。

 

以下ではイメージしやすいように駆動歯車を「小歯車」、被動歯車を「大歯車」と書いています。

 

小(駆動)歯車と大(被動)歯車の回転速度をそれぞれ「n1」「n2」rpm、歯数を「z1」「z2」、

 

ピッチ円直径を「d1」「d2」o、モジュールを[m]とすると速度の伝達比は下の式で表すことができます。
速度伝達比1

 

 

図で表すとこうなります↓
速度伝達比図2

 

‥はい、もうイヤになりますよね。こんな分数とアルファベットと数字の並び、見るだけで拒否したくなりますよね(^_^;)

 

 

↓のようにすると、少しは親しみやすいんじゃないでしょうか?注釈を加えてみました。
速度伝達比2

 

 

アルファベットを数字に置き換えると↓のようになります。ここでは計算しやすい数字に置き換えています。
速度伝達比3

 

 

式の最初と最後だけ見ると[速度伝達比=1/2]なので、速度伝達比=2:1です。
10回転が5回転になっていますね。
減速比図2

 

 

歯車の中心距離

一組の歯車の中心距離[o]は下の式で表すことができます。
歯車中心距離1

 

 

注釈を入れると↓
歯車中心距離2

 

 

数字に置き換えると↓ この数字は上で紹介した速度伝達比の式・図と同じ数字です。
歯車中心距離3

 

歯車中心距離4

 

上で紹介した速度伝達比の条件では、歯車の中心距離は75oになります。

 

減速比図1
歯車伝動装置では、歯車の中心距離の制度はとても重要です。

 

中心距離が上の式の値より小さいと組み付けができず、中心距離が大きいと歯のすき間が広がって、騒音や振動が発生します。

 

 

歯車列の減速比

ミニ四駆の、ピニオンギアからスパーギアまでの歯車列の例です。

 

歯数は計算しやすい数字に置き換えています。
歯車列減速比図1
左の小さい歯車(ピニオンギア)が回って、真ん中の段付き歯車(カウンターギア)が回される。

 

真ん中の段付き歯車が、右の大きい歯車(スパーギア)を回す。下はこの時の減速比を求める式です。
歯車列の減速比1

 

ピニオンは歯数10、カウンターは歯数15と5、スパーは歯数20。 ピニオンギアが30rpmで回転した時、スパーギアの回転数はいくつでしょうか?
歯車列図

 

 

歯車列減速比図3
回す方の歯数はピニオンの10とカウンターの5、回される方の歯数はカウンターの15とスパーの20ですね。

 

回す方の積は10×5=50で、回される方の積は15×20=300なので、減速比は50/300になります、コレを約分すると1/6です。

 

ピニオンの30回転に1/6をかけると、5になります。

 

と、いうことで、上の条件ではスパーギアは5rpmで回転します。

 

下の画像は、工作機械の変速表です。3つの歯車軸の組み合わせで、4.5rpm〜900rpmまで24通りの変速ができます。
変速表

 

 

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