science >> Wetenschap >  >> Fysica

Tandwielverhouding Berekeningen

De eenvoudigste manier om de tandwielverhouding te berekenen, is door het aantal tanden op zowel de aandrijvende als de aangedreven tandwielen te tellen en de eerste te delen door de tweede. Deze verhouding geeft aan hoe vaak het aangedreven tandwiel draait voor elke omwenteling van het aandrijvende tandwiel. Hieruit kunt u het aantal omwentelingen per minuut (rpm) voor het aangedreven tandwiel berekenen. Dit is dezelfde manier als u de overbrengingsverhouding voor een tandwielketting berekent. In tegenstelling tot een tandwieltrein gebruikt een tandwieltrein een ketting, maar de ketting gaat niet in op de berekening van de tandwielverhouding.
Rijden en aangedreven tandwielen

Motorfietsen en fietsen hebben twee tandwielen. Degene die is bevestigd aan de pedalen of aan de motorkrukas is het aandrijftandwiel en degene die is verbonden met het achterwiel is het aangedreven tandwiel. Het aandrijftandwiel is bijna altijd groter dan het aangedreven tandwiel en terwijl u naar boven schakelt, grijpt de ketting in met steeds grotere aandrijftandwielen aan de voorkant, terwijl tegelijkertijd naar kleinere wordt geschakeld. Dit verhoogt de tandwielverhouding, waardoor het moeilijker wordt om te trappen terwijl de rotatiesnelheid van het achterwiel toeneemt. Motortandwielen werken in wezen op dezelfde manier, behalve dat het de motor is die harder moet werken in hogere versnellingen, niet de rijder.
Berekening van de tandwielverhouding

De tandwielverhouding is een functie van de relatieve maten van de aangedreven en aangedreven tandwielen, en hoewel je het zou kunnen berekenen door hun diameters te delen, is het gemakkelijker om gewoon tanden te tellen. De tandwielverhouding is eenvoudig het aantal tanden op het aandrijftandwiel (T 1) gedeeld door het aantal tanden op het aangedreven tandwiel (T 2).

  • Tandwielverhouding \u003d T 1 /T 2


    Als het voortandwiel op een fiets 20 tanden heeft en het achtertandwiel 80 heeft, is de tandwielverhouding 20/80 \u003d 1 /4 \u003d 1: 4 of gewoon 4.
    Relatieve omwentelingen per minuut

    Een grotere tandwielverhouding kan een fiets moeilijker maken om te trappen, maar dat komt omdat het de rotatiesnelheid van het achterwiel verhoogt, en dat laat de fiets sneller gaan. Aan de andere kant maakt een kleine socketverhouding het gemakkelijker om te versnellen. De verhouding van de rotatiesnelheid van het aangedreven tandwiel (V 2) in rpms ten opzichte van die van het aandrijftandwiel (V 1) is hetzelfde als de tandwielverhouding.

  • Tandwielverhouding \u003d T 1 /T 2 \u003d V 1 /V 2


    Als u op een fiets fietst met een tandwielverhouding van 4 - wat meestal het praktische maximum is - en u draait het aandrijftandwiel met een snelheid van 60 tpm, het achtertandwiel en het achterwiel draaien op:

  • 1/4 \u003d 60 /V 2 tpm; V2 \u003d 240 tpm


    Voertuigsnelheid berekenen

    Als u de rotatiesnelheid van het achterwiel kent, kunt u de voorwaartse snelheid van het voertuig berekenen als u de wieldiameter kent. Na het meten, vermenigvuldig het met π om de omtrek van het wiel te krijgen. Ervan uitgaande dat er geen slippen optreedt, gaat het voertuig bij elke omwenteling met dit bedrag vooruit. Vermenigvuldig dat met het aantal omwentelingen per minuut, en je hebt de voorwaartse snelheid. Als u het wiel in inches meet, is uw antwoord in inches per minuut, en misschien wilt u dat omrekenen in mijlen per uur om een meer betekenisvol getal te krijgen.
    Een voorbeeldberekening

    U kunt dit gebruiken informatie voor het berekenen van de snelheid van een fiets met een 28-inch achterwiel en een maximale overbrengingsverhouding van 3,5 wanneer de rijder in staat is de pedalen te draaien met een snelheid van 40 tpm. De radius van het achterwiel is (28/2) \u003d 14 inch, dus de omtrek is 2π (14) \u003d 87,92 inch. Dat is hoe ver de fiets met elke omwenteling van het wiel reist.

    De rijder draait de pedalen met 40 tpm en de overbrengingsverhouding is 3,5, dus het achterwiel draait met 140 tpm. Dat betekent dat de fiets in één minuut een afstand van 12,309 inch aflegt. Een snelheid van 12,309 inch /minuut komt overeen met 0,194 mijl /minuut, wat overeenkomt met 11,64 mijl /uur.