기어비

 

엔지니어링 분야 실무 엔지니어는 기어비라고 하는 말을 자주 접하게 된다.
이름 자체에서 직관적으로 느껴지듯, 기어의 비율을 말하는 것인데
보다 구체적으로 의미하는 것이 무엇이고 관련해 알아 둘 것이 어떤 것이 있는지 알아보자.

1. 기어비(gear ratio)의 의미

기어비는 맞물린 두 기어의 잇수 간의 비율을 말한다.
예를 들어 기어의 있수가 각각 20개, 40개 일 경우 20:40=1:2 이므로 1/2의 비율이 되는데
여기서 동력 입력측의 잇수가 작을 경우 출력 측의 회전량이 작아지므로 "감속"이라고 하고
반대의 경우는 "증속"이라고 한다.

그런데, 기어비를 적용하려는 이유가 통상 모터의 토크 성능보다 큰 부하를 구동하기 위해 사용하기
때문에 감속 목적으로 사용하는 경우가 많고, 이로 인해 "감속 비"라는 말이 자주 들리는 이유이다.
만약 설계자가 검토하는 기구에서 증속해서 설계한 경우의 비율은 "증속 비"라고 칭해야 맞는 것이다.

감속 비를 키우라던가 감속 비를 검토해 보라는 주문이 있을 경우
이는 구동력에 대한 검토를 주문하는 것으로 받아들이면 된다.

주로, 힘과 속도에 대한 고려가 필요한 구동체의 경우 기어비(감속 비)를 취급한다고 보면 된다.


2. 기어비가 필요한 이유

 

많이 듣고 많이 사용하는 기어비 라는 것이 필요한 이유가 뭘까?

 

제한된 동력으로 큰 구동력을 구현해야 하는 경우가 많기 때문이다.

가장 쉬운 예로 자전거를 들 수 있는데

오르막길을 오를 때 기어의 단수를 높여주면 평지에서와 같은 힘으로도 가파른 오르막을 쉽게 오를 수 있게 된다.

여기서 주목 할 점은, 적은 힘으로도 큰 출력을 발휘할 수 있다는 점이다.

 

 

3. 기어비 계산법

 

계산법 이해에 앞서, 전재해야 하는 내용은

"맞물린 기어가 맞다은 부분의 선속도는 같다"라는 것이다.

이러한 전재로 기어의 명칭과 잇수를 나열하여 비례식을 취하면

 

drive : driven = i : 1

i = drive / driven

 

즉, 입력측 잇수를 출력 측 잇수로 나누어 주면 기어 비율이 된다.

주의할 것은, 기어비의 취급 기준은 반드시 입력측이라는 점이다.

입력 측 기준이 되어야 결과가 감속인지 증속인지를 구분할 수 있기 때문이다.

계산한 결과가 기준한 입력 측인 1보다 크면 증속이 되고, 작으면 감속이 된다.

 

[예제]

입력측 기어 잇수 20개, 피동측 기어 잇수 40개의 기어가 맞물릴 때의 기어비는?

drive : 20

driven : 40

기어비 i = drive / driven = 20/40 = 0.5배

 

[답안]

맞물린 두 기어의 기어비는 0.5 이고, 감속되었다.

맞물린 두 기어의 기어 비율은 50% 감속되었다.

 

 

간략히, 기어비에 대해 정돈해 보았는데

전공자들이라면 누구나 다 알고 있을 것 같은 내용이라 생각할 수 있지만

신기하게도 생각보다 많은 친구들이

정확한 개념이 서지 않고 취급하는 예를 자주 접했기에

 

도움이 되길 바라며 정리 해 보았다.