今天我想來聊聊齒輪,這個工業時代最偉大的發明。是人類最先發現轉動裡的秘密。
圖中齒輪的尖尖部分,我們稱之為齒。
在樂高裡面有這麼兩大類齒輪:
其中,齒數為8、16、24、40齒的為直齒輪,一般為直線傳動。是類型①。
齒數為12、20、36的齒輪為雙面錐齒輪,可以多角度傳動。是類型②。
齒數為12、20齒的為單面錐齒,只能垂直傳動;
齒輪為24齒的為冠齒輪,一般與直齒輪配合,進行垂直傳動;
24齒的為離合齒輪,可以對齒輪傳動過程中進行過載保護。
4齒的齒輪,球狀齒輪,垂直傳動較多見,對傳動比要求不高的情況下。
(當然還有齒條和差速器,我們之後再說。)
接下來我們看看傳動的方式:
小齒輪帶動大齒輪
一個較小的齒輪帶動一個較大的齒輪會發生一下幾種情況:
1、會使大齒輪的力氣變大。
2、相應的,我轉動小齒輪時,會很輕鬆。
3、小齒輪轉得快,大齒輪卻轉得很慢。
大齒輪帶動小齒輪
一個較大的齒輪帶動一個較小的齒輪會發生一下幾種情況:
1、很顯然,與之前情況相反,大齒輪轉得慢,小齒輪會轉快,加速!
2、相應的,我轉動大齒輪時,會有點艱難。
3、這種情況就是把力氣減小了。
接下來,以我們這種直線傳動方式,來認識一下傳動比,這個會直接影響到我們的力氣變化大小,以及速度變化大小。(小朋友學樂高完全不知道計算這回事,大人們玩樂高的話,一定要懂得計算,我們才能做出精確的動作。)
1:1傳動
只要兩齒輪的齒輪相同,那麼它們嚙合的傳動比就是1:1;
如圖,是24:24=1:1。
那麼對應的,速度不會變,力氣也不會變。
1:3傳動
如圖,小齒輪嚙合中齒輪,傳動比為8:24=1:3,力氣放大了3倍,速度卻減慢了3倍。
接下來,再看看長距離傳動:
3:9:3:5:3
12:36:12:20:12=3:9:3:5:3;
首尾齒輪傳動比為12:12=1:1;
光看首尾的話,整個傳動過程中,速度沒變。
多次加速或減速(重難點)
這種傳動方式才對速度有影響。
從左往右看,小齒輪帶中齒輪:8:24=1:3;
再看上面的,也是1:3.
中間的小齒輪和中間的中齒輪在同一根軸上,所以它們速度相同,化成相同數字。
所以最後的傳動比為:1:3:3:9.
我們再來看看垂直的傳動方式以及其他方式:
還有一種最最最特殊的齒輪,叫蝸輪。顧名思義,有像蝸牛一般的功效,慢得要死,但相應的力氣也會非長大。
注意一點,蝸輪是一個齒的齒輪,它與其他齒輪都是正交傳動。而且會自鎖。
如圖,蝸輪可以帶動中齒輪,而中齒輪卻不能帶動蝸輪。
傳動比能看得出來嗎?1:24!!!
當然還有一個齒條,也是有點意思,等我下次做一個有齒條的作品,我們再繼續聊它吧,我們下回見!