經典力學:輪軸及齒輪

2020-12-10 蝸牛談原理

一、輪軸

輪軸本質上是省力槓桿

1.定義

由輪和軸組成的,能繞共同的軸旋轉的簡單機械叫作輪軸。例如汽車方向盤、轆轤等。

2.輪軸的實質

輪軸實質上是一個可以連續轉動的槓桿,輪和軸的中心O是支點,作用在輪上的力是動力F1,作用在軸上的力是阻力F2,輪半徑OA就是槓桿的動力臂l1,軸半徑OB就是槓桿的阻力臂l2。

生活中常見的輪軸

3.輪軸的特點

當把動力施加在輪上,阻力施加在軸上時,動力臂l1=R,阻力臂l2=r,根據槓桿的平衡條件F1l1=F2l2,即F1R=F2r,因為R>r,所以F1<F2,即使用輪軸可以省力,也可改變力的方向,但費距離。當把動力施加在軸上時,此時由於軸半徑小於輪半徑,根據槓桿的平衡條件知F1>F2,輪軸費力,但省距離。

二、齒輪

齒輪是接觸傳動的重要零件

1.定義

齒輪是輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。它與另一個有齒構件通過共軛齒面的相繼嚙合,從而傳遞運動或改變運動的形式。齒輪的主要功能是:傳送動力、改變機械速度和改變運動方向。

2.齒輪傳動

齒輪傳動是指主動輪與從動輪的輪齒直接嚙合的傳動裝置。兩軸距離較近,要求傳遞較大轉矩,且傳動比要求較嚴時,一般都用齒輪傳動。齒輪傳動是機械傳動中最主要的一種傳動。齒輪傳動的主要特點有:

齒輪很好的演示了行狀決定功能的邏輯。

①.效率高。在常用的機械中,以齒輪傳動效率最高,如一級齒輪傳動的效率可達99%,這對大功率傳動十分重要。

②.結構緊湊。在同樣的使用條件下,齒輪傳動所需的空間尺寸較小。

③.工作可靠,壽命長。設計製造正確合理、使用維護良好的齒輪,其壽命長達一二十年。這對於車輛及在礦井內工作的機器的設計尤為重要。

④.齒輪傳動比較穩定。齒輪傳動的傳動比i可用下式表示:i=n1/n2=Z2/Z1。

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