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기어비 계산기

기어 트레인의 기어비, 출력 속도, 토크 곱셈 및 동력 전달 효율을 계산합니다.

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공식

GR = N₂/N₁, n₂ = n₁/GR, T₂ = T₁ × GR × η

N₁ — Driver teeth count
N₂ — Driven teeth count
η — Gear efficiency (%)

작동 방식

기어 트레인은 구동축과 피동 샤프트 사이의 회전 속도와 토크를 변환합니다.기어비 (GR) 는 종동 기어의 톱니 수를 구동 기어의 톱니 수 (또는 입력 속도를 출력 속도로 나눈 값) 로 나눈 값과 같습니다.출력 토크는 GR (효율 손실을 뺀 값) 을 기준으로 조정되고 출력 속도는 GR로 나눕니다.복합 기어 트레인은 개별 스테이지 비율을 곱하며 스테이지당 효율은 일반적으로 헬리컬 기어의 경우 97~ 99%, 스퍼 기어의 경우 95~ 97% 입니다.

계산 예제

2단 기어 트레인은 3000RPM 모터를 컨베이어 샤프트에 연결합니다.
1단계: 구동 기어 톱니 20개, 종동 기어 톱니 60개 → GR= 60/20 = 3
2단계: 구동 기어 15개, 종동 기어 45개 톱니 → GR₂ = 45/15 = 3
1단계 — 총 기어비:
GR_총계 = GR× GR₂ = 3 × 3 = 9
2단계 — 출력 속도:
n_Out = 3000/9 = 333.3 분당 회전수
3단계 — 출력 토크 (스테이지당 효율 98% 가정):
≤ 합계 = 0.98 × 0.98 = 0.9604
모터 토크가 0.5N·m인 경우:
T_OUT = 0.5 × 9 × 0.9604 = 4.32 N·m
결과: 컨베이어 샤프트는 333RPM으로 회전하고 4.32N·m를 받습니다. 이는 모터 토크의 거의 9배에 달하고 기어 마찰 손실은 4% 입니다.

실용적인 팁

  • ✓설계 동작점에서 모터 속도를 최고 효율 대역 (일반적으로 무부하 RPM의 70~ 90%) 으로 유지하는 기어비를 사용하십시오.
  • ✓후진 주행 요구 사항 (예: 로봇 관절) 의 경우 역효율이 50% 미만으로 떨어지므로 비율이 ~ 20:1 이상인 웜 기어는 사용하지 마십시오.
  • ✓항상 기어박스의 최대 입력 속도와 정격 토크를 별도로 확인하십시오. 이는 독립적인 한계이므로 둘 다 준수해야 합니다.

흔한 실수

  • ✗다단 열차의 누적 효율 손실은 잊어버리세요. 단계당 97% 의 4단 기어박스는 전체적으로 88.5% 에 불과합니다.
  • ✗기어비와 속도비의 혼동 — 출력 속도 = 입력 속도/GR, 곱하지 않음
  • ✗GR²에 비례하고 고비율 기어박스의 가속 계산을 지배하는 모터 샤프트에 다시 반사되는 기어 관성을 무시합니다.

자주 묻는 질문

최대 동력은 반사 부하 관성이 모터 회전자 관성과 같을 때 전달됩니다.최적의 기어비는 sqrt (J_load/J_motor) 입니다.관성 제한 시스템이 아닌 토크 제한 시스템의 경우 모터를 정격 토크 대역으로 유지하는 비율을 선택하십시오.
유성 기어박스는 컴팩트한 동축 형태로 토크 밀도를 높이고 백래시를 낮춥니다.여러 유성 기어에 병렬로 토크를 분배하여 스테이지당 최대 10:1 의 비율에서도 95~ 98% 의 효율을 제공합니다.스퍼 기어 트레인은 더 간단하고 저렴하지만 오프셋 샤프트 배치가 필요합니다.
예. 비율이 1보다 작으면 (오버드라이브) 출력 토크는 감소하면서 출력 속도는 증가합니다.이는 스핀들 드라이브 및 터빈 애플리케이션에서 흔히 발생합니다.구동 기어의 톱니 수가 구동 기어보다 적도록 종동 기어를 설정하기만 하면 됩니다.

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