기어비 계산기

기어비, 출력 속도 및 토크 계산. 잇수 비율을 사용하여 기어 트레인 특성을 계산합니다. 출력 속도는 기어비에 반비례하고, 토크는 기어비만큼 증가하며, 기계적 효율 손실이 반영됩니다.

잇수 비율을 사용하여 기어 트레인 특성을 계산합니다. 출력 속도는 기어비에 반비례하고, 토크는 기어비만큼 증가하며, 기계적 효율 손실이 반영됩니다.

기어비는 어떻게 작동하나요?

기어비는 맞물린 두 기어의 회전 속도 간 관계를 정의합니다. 작은 구동 기어가 큰 피동 기어를 돌리면 속도는 감소하지만 토크는 비례적으로 증가합니다 — 이것이 변속기, 차동 기어, 기어박스에서의 기계적 이점의 기본 원리입니다.

기어비는 피동 기어의 잇수를 구동 기어의 잇수로 나눈 값입니다. 3:1 비율은 구동 기어가 3회전할 때 피동 기어가 1회전하며, 속도의 1/3에서 3배의 토크를 생산합니다(마찰 손실 제외).

실제 효율은 기어 단계당 94-99%입니다: 스퍼 기어 98-99%, 헬리컬 기어 96-98%, 웜 기어 50-90%(리드각에 따라). 다단 기어 트레인은 개별 단계 효율을 곱합니다.

자동차 변속기에서 총 구동비는 변속기 기어비와 최종 감속비(차동 기어)의 곱입니다. 예를 들어 1단 기어비 3.5:1과 최종 감속비 3.9:1을 조합하면 총 구동비는 13.65:1이 되며, 이는 바퀴가 한 바퀴 돌 때 엔진이 13.65바퀴 돈다는 뜻입니다.

Formula: 기어비 = 피동 잇수 / 구동 잇수 출력 속도 = 입력 속도 / 기어비 출력 토크 = 입력 토크 × 기어비 × 효율

계산 예시

20잇 구동 기어가 60잇 피동 기어와 맞물립니다. 기어비 = 60/20 = 3:1. 입력 속도 3000 RPM에서 10 N·m, 97% 효율. 출력 속도 = 3000/3 = 1000 RPM. 출력 토크 = 10 × 3 × 0.97 = 29.1 N·m.

이 계산기를 사용할 때

맞춤형 구동계를 위한 기어 쌍을 선정할 때 — 후보 잇수 조합으로부터 출력 속도와 토크를 계산
기계적 용도에 필요한 출력 속도에서 모터-기어박스 조합이 충분한 토크를 전달하는지 검증할 때
차량 모델 간 변속비를 비교하여 가속 및 최고 속도 특성의 차이를 이해할 때
산업용 동력 전달의 기계적 이득을 계산할 때 — 컨베이어 구동, 윈치, 또는 공작기계 이송

흔한 실수 방지

효율 손실을 고려하지 않는 것 — 3:1 기어비는 3배 토크를 전달하지 않음; 마찰 손실(일반적으로 단당 2-6%)을 뺀 3배를 전달하며, 이는 여러 단에 걸쳐 누적됨
기어비 방향을 혼동하는 것 — 구동-피동(속도비)은 피동-구동(토크비)의 역수임; 항상 어떤 관례를 사용하는지 명시할 것
최종 구동비 변경이 모든 기어에 영향을 미친다는 점을 무시하는 것 — 디퍼렌셜 비를 수정하면 모든 변속 기어비가 곱해져, 전 범위에 걸쳐 변속 시점과 최고 속도가 변함
수정 없이 이를 유성 기어 세트에 사용하는 것 — 유성(에피사이클릭) 기어 트레인은 어느 부재가 고정되는지에 따라 복합 비를 가짐; 단순 잇수 비는 직접 적용되지 않음

결과 해석 방법

기어비 > 1은 속도 감소와 토크 증배를 의미합니다(피동 기어가 더 느리게 회전하지만 더 큰 힘으로). 기어비 < 1은 속도 증가와 토크 감소를 의미합니다
기계적 이점 = 기어비 × 효율입니다 — 이것이 마찰 손실을 고려한 후 실제로 얻을 수 있는 토크 증배입니다
감속 지표는 비율 > 1일 때 참(true)입니다. 차량 변속기에서 오버드라이브 기어를 제외한 모든 기어는 1보다 큰 비율을 가집니다
다단 기어 트레인의 경우, 개별 단계 비율을 곱하여 전체 비율을 구하고, 개별 단계 효율을 곱하여 전체 변속 효율을 구합니다

자주 묻는 질문

높은 기어비는 차량에 어떤 의미인가요?

높은(숫자적으로 큰) 기어비는 더 많은 토크 증배를 제공합니다 — 더 나은 가속과 등판 능력이지만 최고 속도는 낮습니다. 낮은 비율은 더 높은 최고 속도와 더 나은 연비를 제공하지만 저속 토크가 적습니다. 이것이 1단이 가장 높은 비율이고 최고단이 가장 낮은 비율인 이유입니다.

종감속비가 성능에 어떤 영향을 미치나요?

종감속(차동 기어) 비율은 변속기 비율과 곱해져 총 감속비를 형성합니다. 4.10 종감속비는 같은 변속기에서 3.23보다 더 많은 가속력을 제공합니다. 종감속비 변경은 일반적인 성능 개조입니다 — 드래그 레이싱용으로는 높게, 고속도로 연비용으로는 낮게.

기어 잇수는 왜 정수여야 하나요?

기어 이는 원활한 작동을 위해 정밀하게 맞물려야 합니다. 잇수가 정수가 아니면 불완전한 치형이 생겨 소음, 진동, 마모 가속, 나아가 기계적 파손까지 초래할 수 있습니다. 기어 설계자는 원하는 기어비를 얻으면서도 정수비(같은 이가 반복적으로 맞물려 국부 마모를 가속시킴)를 피하도록 잇수를 선정하며, 소수(prime) 또는 소수에 가까운 잇수가 선호됩니다.