必須ギア:送電システムにおける重要な役割の分析

ギアは伝動システムにおいて非常に重要です。自動車では、ギアが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では、ギアボックスにギアが使用されます。異なるギアの組み合わせにより、加速、巡航、または登坂時など、さまざまな走行条件に対応して速度とトルクを調整できます。ヘリカルギアは騒音や振動を低減し、より快適な運転体験を提供します。

一、 ギアの種類と機能

1.0. ギアの種類
ギアには多くの種類があります。最も一般的な分類方法はギアの軸に基づいています。一般的に、これらは3つのタイプに分けられます：平行軸、交差軸、および交錯軸です。平行軸ギアには、スパーギア、ヘリカルギア、内部ギア、ラック、そしてヘリカルラックなどが含まれます。交差軸ギアには、ストレートビーカーギア、スパイラルビーカーギア、ゼロ度ビーカーギアなどが含まれます。交錯軸ギアには、交錯ヘリカルギア、ワームおよびワームホイール、ハイポイドギアなどが含まれます。

（ギアの分類と種類）。

この表に記載されている効率は伝達効率であり、ベアリングや潤滑油の攪拌などの損失は含まれていません。平行軸および交差軸のギアペアの噛み合いは基本的に転がりであり、相対スリットは非常に小さいため、効率が高くなります。交差軸のヘリカルギアやワームおよびワームホイールなどの交差軸ギアペアでは、回転が相対スライドを通じて生成され、力の伝達が行われるため、摩擦の影響が非常に大きく、他のギアと比較して伝達効率が低下します。ギアの効率は、通常の組み立て条件におけるギアの伝達効率です。不適切な取り付けがある場合、特に円錐ギアの組み立て距離が誤っている場合や、円錐交点に誤差がある場合、その効率は大幅に低下します。

2.0 ギアの役割 ギア

ギアはペアで使用する必要があります

2.1 機械的な運動の力を伝える: 多くの車には多くのギアがあります。これらのギアは、車やその他のさまざまな機械の動作を助けます。例えば、車のシフト装置や工業用減速ボックスなどです。ギアの役割により、これらが正常に動作します。

2.2 運動の方向を変える:
次の図は、異なるギアの組み合わせによって運動の方向がどのように変わるかを示しています。

2.3 運動の速度を変える: 大小の歯車を機械に組み合わせて取り付けることで、機械を素早く加速または減速させることができます。例えば、減速ボックスや加速装置などです。

2.4 トルクまたはねじれを変更する： 大小の歯車の組み合わせは、歯車によって出力されるトルクを変更します。（以下三点目の詳細な説明を参照してください。）

二、 ギア列の伝達比と回転方向
伝達比とは、機構内の2つの回転部品の角速度の比率であり、速度比とも呼ばれます。部品aと部品bの伝達比は i = ωa/ωb = na/nb で、ここで ωa と ωb はそれぞれ部品aと部品bの角速度（ラジアン毎秒）、na と nb はそれぞれ部品aと部品bの回転数（分回転数）です。

1.単段ギア機構: 一対のギアが噛み合って形成されるギア列は、単段ギア機構と呼ばれます。

単段ギア機構における駆動ギアの歯数をz1、回転数をn1、従動ギアの歯数をz2、回転数をn2とするとき、伝達比の計算式は次の通りです:
伝達比 = z2/z1 = n1/n2
伝達比の値に基づき、単段ギア機構は3つのカテゴリに分類できます:
伝達比 < 1、增速ギア機構、n1 < n2
伝達比 = 1、定速ギア機構、n1 = n2
伝達比 > 1、減速ギア機構、n1 > n2
2.0 二段ギア機構: 二段ギア機構は、二組の単段ギア機構で構成されています。
次の図は、二段ギア機構の構造を示しています。

伝達比 = z2/z1 * z4/z3 = n1/n2 * n3/n4。

以下は、二段ギア機構の伝達比を計算する例です。

三、 トルク、パワー、回転速度の間の関係
まずいくつかの公式を見て、ステップバイステップで理解しましょう。
a. 物理学では、力のモーメントがあり、力のモーメント = 力 × レバーアーム（直線）。力のモーメントを計算するための公式は M = L×F です。力のモーメントの単位はニュートン・メートルであり、単に N・m と呼ばれます。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（特別な力のモーメント）= F（力）× r（回転半径）、つまり接線方向の力とその力が作用する点までの円の半径の積です。トルクを計算するための式は：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、T はニュートン・メートル (N·m) 単位のトルク、n は分速回転数 (r/min) 単位の回転速度です。9550 は定数です。
d. 電力とトルクおよび回転速度の関係：電力 (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。

ギアの回転図からわかるように、パワーは（伝達ロスを無視すれば）変わらないものの、回転数が低下します。パワー = トルク × 回転数（*定数）によれば、車輪端での回転数が減少する倍率は、車輪端でのトルクが増加する倍率と同じです――これがいわゆる「車輪トルク」です。
例：パワーとトルクおよび角速度の関係：パワー P = トルク T × 角速度 ω。
なぜなら、パワー P = 仕事 W ÷ 時間 t であり、仕事 W = 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 です。
上記の式に代入すると、パワー P = 力 F × 半径 r × 角速度 ω となります。そして、力 F × 半径 r = トルクです。したがって、パワー P = トルク × 角速度 ω と結論付けられます。従って、エンジンの出力はトルクと回転数から計算できます。

図例。

補足関係：以下は等速円運動に関するものです。

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.角速度と回転数の関係 ω = 2πn （ここで周波数と回転数は同じ意味を持つ）。

5.周期と周波数 T = 1/f。
主要な物理量と単位：弧長（S）：メートル（m）；角度（Φ）：ラジアン（rad）；周波数（f）：ヘルツ（Hz）；周期（T）：秒（s）；回転数（n）：r/s；半径（R）：メートル（m）；線速度（V）：m/s；角速度（ω）：rad/s。