変速について

自動車のシフトノブ ギアチェンジ 変速

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」㎜、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=n1/n2=d2/d1=mz2/mz1=z2/z1

図で表すとこうなります↓歯数z モジュール寸法m 速度伝達比

‥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=n1/n2=d2/d1=mz2/mz1=z2/z1 解説付き

 

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=n1/n2=d2/d1=mz2/mz1=z2/z1 解説付き

 

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。

歯数10と歯数20 モジュール寸法5 速度伝達比

歯車の中心距離

一組の歯車の中心距離[㎜]は下の式で表すことができます。

一組の刃具妻の中心距離=d1+d2/2=m(z1+z2)/2

注釈を入れると↓

一組の刃具妻の中心距離=d1+d2/2=m(z1+z2)/2b 解説付き

 

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。

一組の刃具妻の中心距離=d1+d2/2=m(z1+z2)/2b 解説付き

一組の刃具妻の中心距離=d1+d2/2=m(z1+z2)/2

上で紹介した速度伝達比の条件では、歯車の中心距離は75㎜になります。

軸間距離75 10rpm 5rpm

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。

ミニ四駆の例 ピニオンギヤ カウンター スパーギア

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。

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?

ミニ四駆の例 ピニオンギヤ カウンター スパーギア ミニ四駆の例 ピニオンギヤ カウンター スパーギア

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。回転数の調整 ギア 

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おわり。


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