タミヤギアボックスで無理矢理再設計してみる

　こんにちわ。最近、旋盤加工にジョブチェンしてビクビクしながら旋盤回しているまさむねです。

　今回はタミヤギアボックス4速タイプをもっと単純に出来ないだろうかと考え、モーターのギアと受動側のギアの二枚のみで設計したらどうなるかをまとめてみました。

　受動側のギアにタイヤをくっつけて、ギア付きタイヤを製作します。モータギア(駆動ギア)とギア付きタイヤ(受動ギア)の一段歯車機構を作ることができるか検討します。

目的

　タミヤギアボックス(４速)を一段歯車機構として設計し、シンプルな設計ができるかどうか検討する。

ギアボックス概要

タミヤ楽しい工作シリーズ No.167 シングルギヤボックス 4速タイプ (70167)

出版社/メーカー: タミヤ(TAMIYA)
発売日: 2009/06/23
メディア: おもちゃ＆ホビー
購入: 1人クリック: 26回
この商品を含むブログを見る

タミヤギアボックス(4速)

　ギアの組合せにより四段階の速度に変速可能。多段歯車機構により大幅な速度変化を行います。速度比は以下の4種類。今回は2276gf・cmと同等のトルクを出せるようにギアの直径（歯先円直径及びピッチ円直径）を計算します。

ギア比	回転数	回転トルク
12.7:1	1039rpm	94gf・cm
38.2:1	345rpm	275gf・cm
114.7:1	115rpm	809gf・cm
344.2:1	38rpm	2276gf・cm

タミヤギアボックス詳細

https://www.tamiya.com/japan/products/70167/index.html

設計計算

速度比の計算式

　2276gf・cmのトルクを出すにはギア比を同じ344.2：1にする必要があります。

　ギア比とは駆動ギアが1回転する間に受動ギアが何回転するかを比率で表したものです。例えばギア比1：2は駆動ギアが1回転すると受動ギアが二回転することとなります。この344.2:1は駆動ギアが344.2回転しないと受動ギアは1回転しないということになります。

　ピッチ円直径は速度比から計算します。駆動ギアのピッチ円直径を $D_1$ 回転数を $N_1$ 歯数を $z_1$ 受動ギアのピッチ円直径を $D_2$ 回転数を $N_2$ 歯数を $z_2$ モジュール(歯車の歯の寸法)を $m$ とすると

$displaystyle{rac{N_2}{N_1}=rac{D_1}{D_2}=rac{mz_1}{mz_2}=rac{z_1}{z_2}} 　　　(1)$

　となり、歯数の比からピッチ円直径を計算することができます。

　ちなみに、モジュールはギアの歯の寸法の事で、ギアの歯の寸法を揃えないとギアが噛み合わないため動力を伝えてくれません。

　今回モジュールとピッチ円直径が分からないので速度比と歯数の比を使いピッチ円直径及び歯円直径先を算出します。

計算

　タミヤのモーターにあらかじめついている駆動ギアの回転数は $N_1=344.2$ 歯数は8枚なので $8$ 受動ギアの歯数は $z_x$ として回転数は $N_2=1$ で計算します。ギア比で駆動ギアが344.2回転すると受動ギアが1回転しているのでそのまま $N_1=344.2回転$ $N_2=1回転$ としました。（1）の計算式を変換させて受動ギアの歯数 $z_x$ を計算します。