18新利最新登入齿轮传动比如何工作

由:马歇尔的大脑|

你可以在任何有旋转部件的东西上看到齿轮。例如,汽车发动机和传输包含许多齿轮。如果你曾经打开一个录像机看看里面,你会发现里面全是齿轮。发条,爷爷和钟摆时钟包含大量的齿轮,特别是如果它们有铃铛或编钟。你可能在房子的一侧有一个电表,如果它有一个透明的盖子,你可以看到它包含10或15个齿轮。齿轮无处不在引擎而且汽车产生旋转运动的。在本期的18新利最新登入工作原理,您将了解齿轮,传动比和齿轮系,以便您可以了解您所看到的所有不同的齿轮正在做什么。

齿轮通常用于以下四个不同的原因之一:

  1. 扭转:扭转旋转的方向
  2. 增加或减少旋转的速度
  3. 向不同的轴进行旋转运动
  4. 保持两轴同步转动

你可以在上图中看到效果1、2和3。在这个图中,你可以看到两个齿轮在相反的方向上旋转,小齿轮的旋转速度是大齿轮的两倍,并且旋转轴较小的齿轮是向右的旋转轴为大齿轮。事实上,一个齿轮的转速是另一个齿轮的两倍在齿轮之间,或者齿轮传动比(请浏览齿轮传动比图更多信息)。在这个图中,左边齿轮的直径是右边齿轮的两倍。因此,齿轮比为2:1(发音为“二比一”)。如果你看这个图,你可以看到比例:每次大齿轮转一圈,小齿轮转两圈。你可以看到,如果两个齿轮有相同的直径,他们将以相同的速度旋转,但方向相反。

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了解齿轮比的概念

理解齿轮传动比的概念是很容易的,如果你理解的概念周长圆的。记住,圆的周长等于圆的直径乘以π(圆周率等于3.14159…)因此,如果你有一个直径为1英寸的圆或齿轮,这个圆的周长将是3.14159英寸。

下图显示了直径为1.27英寸的圆的周长如何等18新利最新登入于4英寸的线性距离:

假设你有另一个直径为1.27英寸/ 2 = 0.635英寸的圆,你以与图中相同的方式滚动它。你会发现,因为它的直径是图中圆的一半,它必须完成两次完整的旋转才能覆盖相同的4英寸线。这就解释了为什么两个齿轮,一个比另一个大一半,齿轮传动比为2:1。当大齿轮旋转一次时,较小的齿轮必须旋转两次以覆盖相同的距离。

你在现实生活中看到的大多数齿轮都有齿。牙齿有三个优点:

  1. 它们防止齿轮之间的滑移-因此齿轮连接的轴始终与另一个完全同步。
  2. 它们使确定准确的齿轮比成为可能-你只需要数两个齿轮的齿数并除以。如果一个齿轮有60个齿,另一个齿轮有20个齿,当这两个齿轮连接在一起时,传动比是3:1。
  3. 他们使得两个齿轮的实际直径和周长的轻微缺陷无关紧要。传动比由齿数控制,即使直径有一点偏差。

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齿轮火车

为了创造大的齿轮比,齿轮通常连接在一起齿轮火车,如图所示:18新利最新登入

右边(紫色)齿轮在火车实际上是由两个部分,如图所示。18新利最新登入一个小齿轮和一个大齿轮连接在一起,一个在另一个上面。齿轮系通常由列车中的多个齿轮组成,如下两图所示:18新利最新登入

在上面的例子中,紫色齿轮的转速是蓝色齿轮的两倍。绿色齿轮的转速是紫色齿轮的两倍。红色齿轮的转速是绿色齿轮的两倍。下图所示的轮系具有较高的传动比:18新利最新登入

在这列齿轮中,小齿轮的大小是大齿轮的五分之一。这意味着,如果你将紫色齿轮连接到以100转/分(转数每分钟)的速度旋转的电机上,绿色齿轮将以500转/分的速度转动,红色齿轮将以2500转/分的速度转动。以同样的方式,你可以将2500 rpm的电机连接到红色齿轮上,以获得100 rpm的紫色齿轮。如果你能看到你的电表内部,它是老式的,有五个机械表盘,你会看到五个表盘通过这样的齿轮系相互连接,齿轮的比例是10:1。由于表盘彼此直接相连,所以它们以相反的方向旋转(您将看到表盘上的数字彼此相反)。有关齿轮比的更多信18luck手机登录息,请访问我们的齿轮传动比图

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齿轮的其他用途

还有许多其他使用齿轮的方法。例如,可以使用圆锥齿轮弯曲轮系中的旋转轴90度。最常见的地方,找到这样的圆锥齿轮是在微分后轮驱动汽车的。差速器将发动机的旋转弯曲90度,以驱动后轮:

另一个专门的齿轮系被称为行星轮系.行星齿轮解决了以下问题。假设你想要一个6:1的齿轮传动比。创造这个比例的一种方法是使用以下三齿轮列车:

在这列列车中,红色齿轮的直径是黄色齿轮的三倍,蓝色齿轮的直径是红色齿轮的两倍(比例为6:1)。18新利最新登入然而,假设你想要输出齿轮的轴与输入齿轮的轴相同。需要这种同轴功能的常见位置是电动螺丝起子.在这种情况下,你可以使用一个行星齿轮系统,如下所示:18新利最新登入

在这个齿轮系统中,黄色齿轮同时与三个红色齿轮啮合。它们三个都连接在一个板上,它们与内部蓝色齿轮,而不是外面。因为有三个红色齿轮而不是一个,这个齿轮系是非常坚固的。输出轴从板上取下来,蓝色的齿轮是固定的。你可以看到一个两级行星齿轮系统的图片电动螺丝刀页面

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一个例子

最后,想象一下下面的情况:你有两个红色的齿轮,你想保持同步,但它们之间有一段距离。如果你想让它们有相同的旋转方向,你可以在它们之间放置一个大齿轮:

或者你可以使用两个大小相等的齿轮,如果你想让他们有相反的旋转方向:

18新利最新登入然而,在这两种情况下,额外的齿轮可能会很重,你需要为他们创造轴。在这些情况下,常见的解决方案是使用或者一个齿形带,如图所示:18新利最新登入

链条和传送带的优点是重量轻,能够将两个齿轮分开一定距离,并且能够将多个齿轮连接在同一链条或传送带上。例如,在汽车发动机中,相同的齿带可能连接曲轴、两个凸轮轴和交流发电机。如果你必须使用齿轮在皮带的地方,这将是一个很大的困难!有关齿轮比的更多信18luck手机登录息,请访问我们的齿轮传动比图

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最初发表于2000年4月1日

齿轮传动比FAQ

18新利最新登入你如何计算齿轮传动比?
你只要数一下两个齿轮的齿数,然后除以。如果一个齿轮有60个齿,另一个齿轮有20个齿,当这两个齿轮连接在一起时,传动比是3:1。
有一个更高或更低的齿轮比更好吗?
如果你想要更好的燃油里程和更少的噪音,那么你就需要更高的齿轮传动比。
4.11的齿轮传动比意味着什么?
这是一个理想的齿轮传动比为日常驾驶。
你想要更高还是更低的齿轮传动比?
如果你愿意最佳牵引能力,那么你将需要一个更高的齿轮传动比至少4.56。任何较低的数值都有利于节省燃油和日常驾驶。
哪个齿轮比是最好的?
根据你的车辆和期望的结果,你应该比较齿轮传动比和轮胎尺寸。你可以看看这个18新利最新登入HowStuffWorks图表了解更多。
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