소형dc모터와 기어비 625:1 기어박스 실험 : 기어비(감속비)가 커질수록 회전력(토크)이 얼마나 늘어날까? [공학실험]
Vložit
- čas přidán 11. 01. 2021
- 실험에 대한 자세한 내용은 블로그에서 보실 수 있습니다
blog.naver.com/cybbiggu/22220...
우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는
저가 사양의 과학 실험용 및 토이용 소형DC모터와
3d프린터로 만든 기어비(감속비)가 625:1인
기어박스625 모형을 사용해서
얼마나 큰 회전력(토크)을 낼 수 있는지
몇 가지 장치를 만들어서 실험을 해봅니다 - Věda a technologie
흥미로운 실험이에요!! 유익한 정보 정말 감사합니다!
유익하셨다니 저도 엄청 기쁩니다 ^^
감속기를 직접 만들생각은 못했는데, 유익한 정보입니다!
좋게 봐주셔서 감사합니다 ^^
와우~ 이해가 완전 되는 실험입니다!! 감사해요~
도움이 되셨다니 다행입니다. 감사합니다! ^^
기술 수업 시간에 보여줘야겠어요! ㅋㅋ 감속비가 클수록 토크에서 이득을 본다
저런 구조로 감속비가 큰 기어를 만들 수 있다는 것도 흥미롭네요
시청해 주셔서 감사드립니다~기어비를 응용하면 작은 모터로 큰 힘을 낼 수 있습니다 ^^
신기합니다 ㅋㅋㅋ
감사합니다 ^^
정말 좋은 동영상 만들어 주셔서 고맙습니다 30대 중후반의 나이에 자동차 관련된 일을 하고 있습니다만 일본에서는 이러한 장난감들이 많이 있어 부럽다는 생각을 가졌었는데 이렇게 직접 만들고 하시다니 너무 부럽습니다
좋게 봐주셔서 감사합니다~우리나라도 그렇게 되도록 도움이 되는 영상 꾸준히 올릴 예정이오니 기대해주세요 ^^
@@cybbiggu 답글 고맙습니다. 앞으로도 기대하도록 하겠습니다. 당연히 구독은 완료하였습니다. 저 그리고 혹시 실례가 안된다면 한가지 실험 요청드려도 괜찮으신지요? (예전부터 궁금했던게 있어서요...)
@@djdjdolskmatsuizawam9010 감사합니다 ~현재 모형 개발과 책 쓰는 일 때문에 별도의 실험은 어려운 상황이오니 양해부탁드립니다 ~대신 궁금햐신 내용을 알려주세요~제가 아는 내용이라면 답변을 드리겠습니다
@@cybbiggu 답변 고맙습니다 그럼 아래 내용에 대해서 상담 부탁드리겠습니다
토크 부스트 or 토크 어시스트에 대해서 입니다
예를 들어 하이브리드 차량에서는 엔진과 모터토크가 동시에 들어오는 상황. 전기 자전거라면 사람의 페달력과 모터 토크가 동시에 들어올 경우
출력축에서 정말 단순히 두 토크의 합력이 들어올지 아니면 한쪽의 토크가 단순히 부하가 되어 합력만큼의 토크가 안나올지 궁금합니다(물론, 프릭션은 어느정도 감안하지만요)
이론적으론 합력이 될 것 같기도 하면서도 아닐 것 같다는 생각에… 여쭙습니다
@@djdjdolskmatsuizawam9010
일반적으로 토크 부스트 또는 토크 어시스트 시스템의 경우
여러 입력으로부터 발생하는 토크를 조합하여 출력축에서 더 큰 합력을 생성하는 것을 의미합니다.
예를 들어 하나의 길다란 축이 있는데 왼쪽에서 어른이 손을 사용해서 큰 회전력(토크1)으로 돌리고,
오른쪽에서 어린이가 손을 사용해서 같은 방향으로 작은 회전력(토크2)으로 돌리면
그 축에 걸리는 전체 토크는 합력인 토크1+토크2가 될 것입니다.
하이브리드 차량의 경우, 엔진과 전기 모터가 동시에 토크를 발생시킬 때, 이들 토크는 보통 출력축에서 합산됩니다.
엔진과 전기 모터의 토크는 출력축을 통해 전달되는 동안 상호 작용하며, 이는 토크의 합력으로 표현됩니다.
즉, 이론적으로는 두 토크가 합산되어 합력이 출력됩니다.
예를들어, 하이브리드 차량에서 엔진이 100 Nm의 토크를 발생시키고 전기 모터가 50 Nm의 토크를 발생시킬 경우,
출력축에서는 엔진과 전기 모터의 토크가 합쳐져 150 Nm의 토크로 표현될 것입니다.
이는 엔진과 전기 모터의 토크가 상호 작용하여 더 큰 합력을 발생시키기 때문입니다.
자전거의 경우에도 비슷한 원리가 적용됩니다.
예를 들어, 전기 자전거에서는 사용자의 페달력과 전기 모터의 토크가 동시에 작용합니다.
이 두 토크는 출력축에서 상호 작용하여 합력으로 표현됩니다.
따라서 사용자가 페달을 밟으면서 전기 모터가 추가적인 토크를 발생시키면, 두 토크가 합산되어 더 큰 힘을 발생시키는 효과가 있습니다.
마찰이나 기타 효율을 떨어뜨리는 손실 요소까지 실제 시스템에서 고려되어야 하지만,
이론적으로 토크는 합산되어 합력으로 표현되는 것으로 배웠습니다.
재밌어요
재미있게 봐주셔서 감사합니다 ^^
영상 감사합니다. 한 가지 궁금한게 있는데 기어가 늘어날수록 마찰이나 기어당 무게 때문에 기어당 기어를 돌리려는 토크가 약해질 수 있지 않나요? 다른 영상도보면 이 영상처럼 몇 백개 기어를 꽂는데 신기하게 돌아가서요;; 힘이 전달이 안될거 같다고 생각이 들었는데..
힘손실은 있어요 이걸 음 도르레 생각해보세요 그냥 당길수 없는것도 도르레 이용하면 당길수 있지만 대신 더 오래 많이 당기는것 처럼
최종 기어에서는 큰힘을 쓰지만 올라오는 속도가 느리진아요
댓글로 충분한 설명을 드리기에는 한계가 있기 때문에 1가지 관점에서 말씀드려봅니다~기어박스 모형을 구성하는 스플라인축과 구멍, 베어링 내륜과 외륜, 맞물리는 스퍼기어, 스퍼기어와 고정프레임 등의 상대운동을 하는 두 기계요소부품 사이에 마찰력(운동을 방해하는 힘)이 작용하면서 힘의 손실이 발생하기 때문에 최종 출력되는 토크는 실제로 줄어듭니다~영상을 보시면 소형dc모터 1개의 토크는 반지름 1cm 풀리를 사용할 경우 종이컵 1개 들어 올리는 정도입니다~따라서 기어비 625:1인 축을 사용하면 이론적으로 종이컵 625개를 들어 올려야합니다~하지만 실제로 실험을 해보면 종이컵 465개를 겨우 들어 올렸습니다~즉, 실험에 사용한 기어박스 모형의 경우 전동효율이 낮아서(전달되는 과정에서 힘의 손실이 커져서) 전달되는 토크의 크기가 약 25%정도 떨어진 셈입니다~기어비를 1000:1, 2000:1로 더 높일 경우, 실제로 전달되는 토크는 더 커지겠지만 힘의 손실 또한 더 커져서 이론상 전달되는 토크(힘의 손실이 없다고 가정한 전달 토크)에는 많이 미치지 못해 전동효율(=실제 전달되는 토크/ 이론상 전달되는 토크)은 더 낮아지게됩니다~원하시는 설명이 되었는지 궁금합니다 ^^
저 질문 있습니다 그래비티 라이트가 모터 하나에 회전수를 몇백배 감속시키는 기어 감속기를 달고 물체를 매달아 물체를 초속 1mm로 천천히 떨어지게 하면서 만들어지는 회전력으로 모터를 빠르게 돌려 만든 전기로 LED를 켜는 장치인데 어떻게 하면 물체가 초속 1mm로 천천히 떨어지게 할 수 있나요?
대략적으로 계산을 해보면, 영상에서 기어비 625:1 사용할 경우, 마지막 기어가 1회전(360도)하는데 약12초 걸렸습니다~그러면 1초당 대략 30도 정도회전하는 것입니다~반지름이 10mm인 풀리를 사용할 경우, 풀리의 원주는 2*파이*반지름=62.8mm이고 1초동안 30도를 회전하니까 약 5.2mm 정도 풀립니다~결론적으로 초속 1mm로 천천히 떨어지려면 영상에서 사용한 기어박스보다 기어를 더 사용해서 이론적으로 5.2배 더 느리게해야합니다 추가로 풀리의 반지름을 작게할수록 더 느리게 떨어지게 할 수도 있습니다~이론적으로는 가능할 것 같은데 실제로 해보질 않아서 저도 고민됩니다 ^^
dc모터 축용 커플링도 3D 프린터로 직접 만드신건가요??
네~고무망치로 살살 쳐서 들어갈 정도의 치수로 만들면 됩니다 ^^
안녕하세요 기계설계 프로젝트 준비중에 영상 접하게됐습니다
기어잇수가 몇개인지 모듈을 알수있을까요
저희는 기어를 영상에서보이는 것처럼 가로가아닌 세로로 진행하고 기어는 세개할예정입니다
보틀에 음료를 담아 섞는용도입니다
80rpm이 어느정도 속력인지도 궁금합니다 ㅠ 아직 초보라 모르는게 많네용...
기어잇수는 큰기어 50, 작은기어 10이고 모듈은 1입니다~80rpm은 분당 80회전하는 속도입니다 ^^
하나여쭤볼게요!
피니언기어 20t 짜리
1.5모드.1모드 두종류가 있는데
회전이 같을경우 어떤게더 차량이라 가정했을때 속도같빠를가요?
아니면 같을까요?..
모듈(톱니의 크기) 값이 달라도 톱니의 갯수가 같으면 회전속도는 같습니다. 다만 톱니의 크기가 클수록 큰 토크(회전력)에 견디는 힘이 더 강해집니다.
@@cybbiggu 기어에 지름에 크기는 상관없을까요? 기어 톱니 갯수가 같은면?
속도에 차이가 없으시다는말씀이신거
죠!
모듈(톱니의 크기)이 달라도 잇수가 같다면 구동 기어에서 종동 기어로 전달되는 회전속도가 같다는 의미입니다.
예를 들어 모듈이 1.5인 구동 기어(잇수 20)와 종동 기어(잇수10)가 맞물려 있는 경우를 A세트라고 하고
모듈이 1인 구동 기어(잇수20)와 종동 기어(잇수10)가 맞물려 있는 경우를 B세트라고 하면
A세트와 B세트의 모듈은 서로 다르지만 A세트의 잇수와 B세트의 잇수가 같으므로 구동 기어에서 종동 기어로 전달되는 회전속도는 A세트와 B세트 모두 2배가 되며 그 값이 같다는 의미입니다.
즉 A세트와 B세트 모두 종동 기어의 회전속도가 구동 기어의 회전속도에 비해 2배로 빨라집니다.
두 차량의 속도가 같다는 의미는 아닙니다.
차량의 속도는 구동 기어의 회전속도에 영향을 받고 구동 기어의 회전속도는 모터의 성능에 영향을 받습니다.
@@cybbiggu 모터도 동일하다는 조건이면 속도는 말씀하신 (예:a와b 는 같다
는말씀 이시죠 전문가님의 명확한 답변 너무감사드립니다 rc를 하는데 있어 궁굼했던 사항이였는데 고민이 풀렸습니다 다시한번 감사드립니다^^새복많이받으세요!
@@user-ys1bl7qj3w @user-ys1bl7qj3w 저의 설명이 부족했나봅니다 글만으로 저의 생각을 전달드리는데 한계가 있네요 ^^;
앞에서 예를 들어 언급한 A세트와 B세트의 경우
구동기어에서 종동기어로 전달되는 회전속도가
모두 2배로 된다는 점에서 숫자 "2"가 "같다"는 의미입니다
모터가 같더라도 모터에 연결되는
구동기어의 모듈차이가 있다면(크다면)
A세트와 B세트의 두 구동기어의 회전속도는
이론적으로 같을 수 없습니다
왜냐하면 기어의 잇수가 같다면
모듈이 커질수록 기어의 지름이 커지고
맞물리면서 회전할 때 마찰이나 관성모멘트도 커지고
이로 인해 모터에 걸리는 부하가 커지고
그만큼 구동기어의 회전속도는 느려지기 때문입니다
rc로 더 구체적인 예를 들면(동일 모터 사용)
모듈이 작은 B세트를 사용하는 rc B의 경우
구동기어의 회전속도가 1이라면
종동기어의 회전속도는 2배가 되어 2가됩니다
모듈이 큰 A세트를 사용하는 rc A의 경우
구동기어 회전속도가 조금 느려져서 0.9라면
종동기어의 회전속도는 2배가 되어 1.8이됩니다
즉 rc B와 rc A의 경우
모터가 연결되는 구동기어의 회전속도가 1과 0.9로 다르므로 전달되는 속도가 똑같이 2배로 같더라도
rc 바퀴에 연결되는 종동기어의 회전속도가 2와 1.8로 달라집니다
구동기어의 회전속도가 달라지므로 두 rc A와 rc B의 주행속도가 달라지게 됩니다 즉 rc A가 rc B보다 느려집니다
다만, 장난감 rc라면 모터의 성능이 충분히 크고
마찰이나 관성모멘트가 작고
기어의 모듈차이가 작기 때문에
모듈이 큰 A세트나 모듈이 작은 B세트를 사용하더라도
rc 주행속도에서 별차이가 없을 것으로 판단됩니다
만약 rc A나 rc B의 주행속도가
많이 달라져서 같게 하려면
모터, 모듈, 잇수 등의 다양한 조건을 변경하면서
원하는 주행속도로 만들 수 있습니다
사용하신 dc모터 사양 (rpm) 궁금합니다
m.blog.naver.com/cybbiggu/222206305041 참고하세요 ^^
@@cybbiggu 감사합니다!
czcams.com/video/q25LlwrH6ng/video.html
Bldc 모터 감속기
^^
질문되나요
12,24볼트 모터 하나있다고요가정하에
무게를 끌고갈수 있는 모터 rpm토크
어떻게 값구하나요
모터의 rpm과 토크에 대한 데이터는 모터사양에 나와있습니다
@@cybbiggu 머리가 안좋아서요
@@user-re2np1jl1m smartstore.naver.com/mechasolution_com/products/3222536375 예를들어 이런 모터의 경우 상세페이지를 보시면 토크와 rpm에 대한 데이터를 제공하고 있습니다
@@cybbiggu 이 정도 가격에 끌고 갈수 잇을가요
12v
@@user-re2np1jl1m 무엇을 어떻게 끌고가시게요?
5:18 전원을 차단했는데 왜 물건이 밑으로 안떨어져요?
완전히 고정된 것은 아닙니다. 기어박스의 기어비가 매우 크기 때문에 물체가 자유낙하하는 힘이 기어박스가 견디는 저항을 이기지 못하는 것입니다. 손으로 물체를 아래로 당기면서 힘을 추가로 가할 경우 기어박스의 저항을 이기기 때문에 조금씩 풀리기 시작합니다.
원리가 궁금해요
어떤 원리가 궁금하신가요? ^^