ハード設計part3 ホイールのギア – しゅうの自作マウス研修 part30

こんにちは、しゅうです。
新年度になっちゃいましたね…！引き続き頑張って自作マウスを作っていきますっ。
今回はKiCADから離れて、メカ設計のお話をします。
part26でマウス本体やモータマウント設計の様子をお見せしました。
今回はホイールに取り付けるギアについて考えていきます。

情報まとめ

ここまでで決まっていることを、下記の表に示します。また、最大速度や加速度など、追加でとりあえず設定している値もあります。

また、今回使用するモータの特性（データシート）も減速比やデューティ比の計算に使います。

減速比とデューティ比

使用するモータの特性や設定した目標速度などのパラメータをまとめるために、エクセルに情報を記載していきました。今回はデューティ比を出力トルクから求めることとします[1]。

今回は、減速比の1:n(ピニオンギア対ホイールギア)が3.5~4の値を取るように設定しようと考えました[2]。さらに、ギアの消耗具合をちょっと気にして、ピニオンギアとホイールギアの歯数がお互いに素となるように設定しようと考えました[3]。
すなわち、ピニオンギアが14、ホイールギアが51として、減速比が3.64となりました。これに加えて、最大速度・加速度、モータの特性などを用いて計算するとデューティ比が345.64となりました。

あれ？デューティ比は、0から1の値を取るはずでは……？！！？
計算式を見直したり、単位が合っているか確認したり、半日悩んでいたら同僚から以下の指摘をいただきました。
？？？「逆起電圧定数のmってミリなので、それを1/1000にすると良さそうだよ」
本当だ…！ミリボルトをボルトに直す必要がありましたね、見落としていました……
と言うことで再度計算したら、デューティ比が0.35となったのでそれっぽい値が出るようになりました！

まとめ

思いの外考え込んでしまったので本日はここまで。
次回はモータマウントの設計の様子を紹介していこうと考えてます。
以下は今回参考にした記事と再度パラメータなどをまとめた表になります。

参考

[1] DCモータを使ったマイクロマウス入門④
[2] ギア比を計算したい②：マウス研修（しおたに）26
[3] ギア比を計算したい③：マウス研修（しおたに）27

パラメータまとめ