기어비 계산기

기어비는 어떻게 계산하나요?

핵심적으로 기어비는 두 개의 맞물리는 기어 사이의 관계를 나타냅니다. 공식은 우아하게 간단합니다.

Gear Ratio = Number of Teeth on Driven Gear / Number of Teeth on Driving Gear

예를 들어, 10개의 이빨을 가진 운전 기어 메시 20개의 이빨을 가진 구동기어의 경우 기어비는 20/10 = 2:1입니다.

이 비율은 두 가지 중요한 특성을 결정합니다.

1. 속도 변환: 출력 속도(RPM)는 다음과 같이 계산됩니다.

   Output RPM = Input RPM / Gear Ratio

2. 토크 곱셈: 출력 토크(효율성을 100%로 가정)는 다음과 같습니다.

   Output Torque = Input Torque × Gear Ratio

실제로 기계 시스템은 마찰로 인해 효율성 손실을 겪습니다. 이를 다음과 같이 설명합니다.

Actual Output Torque = Input Torque × Gear Ratio × Efficiency

효율성은 소수로 표현됩니다(예: 95% = 0.95).

다단계 기어 시스템

많은 애플리케이션은 여러 기어 쌍을 순서대로 사용합니다. 이러한 시스템의 경우:

Combined Ratio = Ratio of First Pair × Ratio of Second Pair × ...

예를 들어, 한 단계의 비율이 2:1이고 두 번째 단계의 비율이 3:1인 경우 결합 비율은 2 × 3 = 6:1입니다.

최종 출력 속도는 다음과 같이 계산됩니다.

Final Output RPM = Input RPM / Combined Ratio

동력 전달 및 효율성

이상적인 시스템에서는 전력이 보존되지만, 현실 세계의 메커니즘은 손실을 경험합니다. 전력 관계는 다음과 같습니다.

Power (kW) = Torque (Nm) × Angular Velocity (rad/s) / 1000

또는 회전 시스템의 경우:

Power (kW) = Torque (Nm) × 2π × RPM / 60,000

효율성 설명:

Output Power = Input Power × Efficiency

자동차 애플리케이션

1. 전체 기어비: 변속기와 최종 구동 비율을 결합합니다.

   Overall Ratio = Transmission Ratio × Final Drive Ratio

2. 차량 속도: 주어진 엔진 RPM에 대해

   Speed (km/h) = (Engine RPM × Wheel Circumference × 60) / (Overall Ratio × 1000)

여기서 휠 원주 = π × 타이어 직경(미터)

3. 휠 토크: 가속에 중요함

   Wheel Torque = Engine Torque × Overall Ratio × Efficiency

4. 전력 대 중량비: 성능 추정에 중요함

   Power-to-Weight (W/kg) = Engine Power (W) / Vehicle Weight (kg)

실제 적용 및 고려 사항

다양한 기어비는 다양한 목적에 사용됩니다.

• 1:1보다 큰 비율: 토크를 높이지만 속도를 낮춥니다(시동, 상승에 유용)
• 1:1 미만의 비율: 속도를 높이지만 토크는 낮춤(크루징에 유용, 효율성)
• 1 : 1 비율: 속도나 토크 변화 없이 직접 구동