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自作ラジコンカーのモーターに必要なトルクを計算してみた【間違っていたら教えてください】

自作ラジコンカーのモーターに必要なトルクを計算してみた【間違っていたら教えてください】

ラズベリーパイ 電子工作
作成日時: 2020年7月25日
更新日時: 2020年7月25日
こんにちは、やみともです。
最近は電子工作にハマっていて下の画像のようなラジコンカーを作っています。


しかし色々と問題が生じています・・・
まず第一にパワー不足。
ラズパイやモバイルバッテリー、電池ボックスなどを積んでいるため全体的に少し重く、動作させても動かなくなったり、動いてもかなりゆっくりとした動作になっています。

これについては、モーターとギヤボックスが出力するトルクが足りていないことが原因だと思っています。
(違ったらコメントで教えて頂けると嬉しいです)

( ちなみにこのラジコンカーの後輪はボールキャスターを左右2つ使っています。 )

そこで、もっとトルクの大きいギヤボックスを買おうと思ったのですが、どのくらいのトルクが必要なのか自分で計算できないと困るので、ネットの情報を参考に計算をしてみました。
間違っていたらぜひぜひ指摘していただきたいです。

トルク計算(間違っているかも)

初心者なので、一つ一つ確認しながら進めます。

小学生でも分かるトルクと馬力の話
まず、↑のサイトを参考に「トルク」とはタイヤを回す力と理解しました。
そして下の画像のように計算でき、単位はkgf・mだと分かりました。



ちなみにkgfという見慣れない単位は、例えば20kgfという場合、地球上で20kgの物体に掛かる重力を表します。
ちなみにN(ニュートン)との変換公式は

$ 1N = 0.102kgf \fallingdotseq 0.1kgf $
$ 1kgf = 9.8N $

また同じサイトの(別のページ)を参考に、「駆動力」という値を計算します。

駆動力というのは、トルクがタイヤの軸に掛かった時に、車を後ろから押す力の大きさのことです。
上記サイトにはタイヤが地面を蹴る力とも書かれています。
計算方法は簡単で

駆動力 = トルク ÷ タイヤの半径


次は、以下の知恵袋の質問を参考に考えます。

車を引っ張るのは、どれくらいの力?

この知恵袋の質問によると、車を引っ張る(動かす)のに必要な力は

自動車重量(N) × 摩擦係数

です。

実際に値を入れて計算

まず、車を動かすのに必要な力は
(摩擦係数は分からないので0.75とした)

自動車重量(N) × 摩擦係数
= 1.5(kgf) × 0.75
= 1.125(kgf)
この値が駆動力として必要なので

駆動力 = トルク ÷ タイヤの半径

より

トルク = 駆動力 × タイヤの半径
= 1.125(kgf) × 1.5(cm)
= 1.6875(kgf・cm)
= 1687.5(gf・cm)

これで合っているか誰か教えてください・・・


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