什麼是齒輪比?
齒輪比用來描述兩個互相嚙合的齒輪之間如何傳遞轉速與扭力,也就是從動齒輪(輸出端)齒數與主動齒輪(輸入端)齒數的比值。當齒輪比大於 1 時,代表減速增扭,轉速降低但扭力提升;當齒輪比小於 1 時,則屬於超速傳動(overdrive),轉速加快但扭力下降。
如何使用本計算器
請先輸入主動齒輪(連接動力來源)與從動齒輪(連接負載)的齒數,再輸入輸入軸的轉速(RPM)。計算器會立即算出齒輪比、對應的輸出轉速,以及扭力倍增係數——在忽略摩擦損耗的前提下,這個係數會等於齒輪比。
公式解析
核心公式為 齒輪比 = 從動齒數 ÷ 主動齒數。由於單位時間內通過嚙合點的齒數守恆,因此 輸出轉速 = 輸入轉速 ÷ 齒輪比。
$$\text{Ratio} = \frac{\text{Driven Teeth}}{\text{Driver Teeth}}$$ $$\text{Output RPM} = \frac{\text{Input RPM}}{\text{Ratio}}$$在理想狀態下功率守恆,所以扭力會以與轉速相同的比值放大:例如 3:1 的減速比可讓扭力提升為三倍,同時把轉速降為原本的三分之一。
實例試算
假設一個 12 齒的主動齒輪與 36 齒的從動齒輪嚙合,輸入軸以 1500 RPM 旋轉。齒輪比為 \(36 \div 12 = 3\);輸出轉速為 \(1500 \div 3 = 500\) RPM,扭力則放大為 3 倍。這就是典型的 3:1 減速齒輪。
常見問題
哪一個才是「主動齒輪」?主動齒輪是輸入端的齒輪,連接馬達或引擎;從動齒輪則是輸出端,連接車輪、工具或其他負載。
計算結果有考慮摩擦嗎?沒有,這裡提供的是理想值。實際系統會因摩擦與嚙合效率損失而流失幾個百分比的扭力。
齒輪比小於 1 代表什麼?代表超速傳動(overdrive)——輸出端轉得比輸入端更快,但輸出的扭力會比較小。