ギアはトランスミッションシステムにとって重要です。自動車では、トランスミッションの鍵となります。マニュアルトランスミッションはギアボックス内のギアを使用します。さまざまなギアの組み合わせにより、加速、巡航、登坂などのさまざまな運転条件に合わせて速度とトルクを調整できます。はすば歯車は騒音と振動を軽減し、運転の快適さを向上させます。
一、歯車の種類と機能
1.0。歯車の種類
歯車には数多くの種類があります。最も一般的な分類方法は、ギア軸に基づくものです。一般に、平行 - 軸、交差 - 軸、および交差 - 軸の 3 つのタイプに分類されます。平行-軸歯車には、平歯車、はすば歯車、内歯車、ラック、ヘリカルラックなどが含まれます。交差-軸歯車には、直線かさ歯車、まがりかさ歯車、0度-かさ歯車などが含まれます。交差-軸歯車には、交差-はすば歯車、ウォームおよびウォームホイール、ハイポイドギヤ、など
（歯車の分類と種類）
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歯車の分類 |
歯車の種類 |
効率（％） |
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平行軸 |
平歯車 |
98.0-99.5 |
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ラック |
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内歯車 |
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はすば歯車 |
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ヘリカルラック |
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ヘリンボーンギア |
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交差シャフト |
ストレートベベルギヤ |
98.0-99.0 |
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スパイラルベベルギヤ |
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ゼロ度-かさ歯車 |
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クロスシャフト |
クロスヘリカルギヤ |
70.0-95.0 |
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円筒ウォームとウォームホイール |
30.0-80.0 |
この表に記載されている効率は伝達効率であり、軸受や撹拌潤滑などによる損失は含まれません。平行軸および交差軸上の歯車対の噛み合いは基本的に転がりであり、相対的な滑りが非常に小さいため、効率は高くなります。交差-軸はすば歯車やウォームとウォームホイールなどの交差-軸歯車は、相対滑りにより回転を発生させて動力を伝達するため、摩擦の影響が非常に大きく、他の歯車に比べて伝達効率が低下します。歯車の効率は、通常の組み立て条件における歯車の伝達効率です。取り付けが間違っていると、特にかさ歯車の組立距離が正しくなく、円錐の交点に誤差がある場合、効率が大幅に低下します。
2.0 歯車の役割 歯車
効果を発揮するには、ギアをペアで使用する必要があります
2.1 機械的な動きの力を伝達する: 多くの車には多くの歯車が付いています。これらの歯車は、自動車やその他のさまざまな機械の動作に役立ちます。例えば、自動車の変速装置や工業用減速機など、歯車の役割によって正常に動作することができます。
2.2 動きの方向を変更します。
次の図は、さまざまな歯車の組み合わせによって運動方向が変化する法則を示しています。
2.3 動作速度を変更する: 減速ボックスや加速装置など、大小の歯車を組み合わせて機械を加速または減速することができます。
2.4 トルクまたはねじれを変更する: 大小のギアの組み合わせにより、ギアが出力するトルクが変化します。 (詳しくは下記の3番目のポイントで説明します。)
2、歯車列の伝達比と回転方向
伝達比は、機構内の 2 つの回転コンポーネントの角速度の比であり、速度比とも呼ばれます。コンポーネント a とコンポーネント b の伝達率は i=ωa/ωb=na/nb です。ここで、ωa と ωb はそれぞれコンポーネント a と b の角速度 (ラジアン/秒) です。 na と nb はそれぞれコンポーネント a と b の回転速度 (1 分あたりの回転数) です。
1.単段-段歯車機構：一対の歯車が噛み合って形成される歯車列を単段-段歯車機構といいます。
単段歯車機構の駆動歯車の歯数をz1、回転数をn1、従動歯車の歯数をz2、回転数をn2とする。伝達比の計算式は次のとおりです。
伝達率=z2/z1=n1/n2
伝達比の値に応じて、単段歯車機構は次の 3 つのカテゴリに分類できます。-
伝達比 < 1、増速ギア機構 -、n1 < n2
変速比=1、定速ギア機構 -、n1=n2
伝達比 > 1、減速ギヤ機構 -、n1 > n2
2.0 2 段ギア機構: 2 段ギア機構は、2 組の 1 段ギア機構から構成されます。-
次の図は、2 段ギア機構の構造を示しています。-
伝達率=z2/z1 * z4/z3=n1/n2 * n3/n4。
以下は、- 段の 2 段歯車機構の変速比を計算する例です。
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シリアルナンバー |
アイテム |
コード |
式 |
計算例 |
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ピニオン |
大型ギア |
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1 |
歯数（一段目ギヤ） |
Z1,Z2 |
設定値 |
10 |
24 |
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2 |
歯数（2段目ギヤ） |
Z3,24 |
12 |
30 |
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3 |
回転（ギア1） |
n1 |
1200 |
- |
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4 |
伝達比（一段目） |
i1 |
Z2/Z1 |
2.4 |
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5 |
伝達比（2段目） |
i2 |
Z4/Z3 |
2.5 |
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6 |
伝達比 |
i |
i1×i2 |
6 |
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7 |
回転速度（ギア2、ギア3） |
n2 |
n1/i1 |
500 |
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8 |
回転速度（ギア4） |
n4 |
n1/i |
- |
200 |
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回転速度の単位はrpmです。設定値は、設計者が予め設定した値である。 |
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3,トルク、パワー、回転数の関係
まずいくつかの公式を見て、段階的に理解しましょう。
ａ．物理学では、力のモーメント、力のモーメント=力 × レバーアーム (直線)。力のモーメントの計算式は M=L×F です。力のモーメントの単位はニュートン - メートルで、単に N - m と呼ばれ、記号は N*m です。
レバーアーム OA × 力 Fa=レバーアーム OB × 力 Fb。
b.回転状態では、トルク (特殊な力のモーメント)=F (力) × r (回転半径)、つまり接線力と力から作用点までの円の半径の積になります。トルクの計算式は、M=F*r です。
c.トルクと回転速度の関係: T=9550P / n, P=T * n / 9550; P はキロワット (kW) 単位の電力です。 T はニュートン - メートル (N・m) 単位のトルクです。 n は回転速度 (r / min) です。. 9550 は定数です。
d.動力とトルクと回転速度の関係は、動力(kW) P=トルク(N・m) T × 回転速度(RPM) n/9550、つまりP=T*n/9550であり、次の図で理解できます。
歯車の回転図から分かるように、動力は（伝達損失を無視して）変わりませんが、回転速度は低下します。動力=トルク×回転速度(*定数)に応じて、車輪端の回転速度が減少する回数と車輪端のトルクが増加する回数は同じです-これがいわゆる「車輪トルク」です-。
e.パワー、トルク、角速度の関係: パワー P=トルク T × 角速度 ω。
力 P=は仕事 W ÷ 時間 t、仕事 W=は力 F × 距離 s なので、P=F×s/t=F×線速度 v となります。ここで、v は線速度です。エンジンでは、クランクシャフトの線速度 v=クランクシャフトの角速度 ω × クランクシャフトの半径 r。
上の式に代入すると、力 P=力 F × 半径 r × 角速度 ω が得られます。そして、力 F × 半径 r=トルク。したがって、パワー P=トルク × 角速度 ω と結論付けることができます。したがって、エンジンの出力はトルクと回転速度から計算できます。
画像の例。
補足関係：以下は等速円運動の場合です。
1.線速度 V=s/t=2πR/T。
2.角速度 ω=Φ/t=2π/T=2πf。
3.線速度と角速度の関係: 線速度=角速度×半径、V= ωR。
4.角速度と回転速度の関係 ω=2πn (ここでは周波数と回転速度は同じ意味です)。
5.周期と周波数 T=1/f。
主な物理量と単位: 弧長 (S): メートル (m)。角度 (Φ): ラジアン (rad);周波数 (f): ヘルツ (Hz);期間 (T): 秒 (s)。回転速度 (n): r/s;半径 (R): メートル (m);線速度 (V): m/s;角速度 (ω): rad/s。