讓齒輪轉,最簡單的汽車結構,最基礎的機械原理

2020-12-22 墨愛墨世界

滴滴,不響,一輛汽車來了,更確切地說,是個四輪架子來了。

不要小看這個架子,它可是包含了汽車最基本的結構,也包含了最基礎的機械傳動原理。來吧,一起看看。

轉向器

一個小主動齒輪,兩個等大的從動齒輪,兩個平行軸,三個連杆就構成了一個基本的轉向結構。先看圖吧

轉動「方向盤」,齒輪各種聯動下,輪子也開始轉了,那麼這組三個小齒輪蘊含了什麼原理呢?

多級減速傳動結構:齒輪前小後大,主動齒輪(前)速度快,從動齒輪(後)速度慢,也就是,當你快速轉動方向盤,實際到輪子的反饋就比較慢了。轉向利用這個結構,目的是為了平穩和安全,避免了在行車過程中,由於不經意輕微轉動方向盤而導致突然轉向的危險發生了。那麼,類似的將主從動齒輪的大小交換,就變成了多級加速傳動結構了。同向結構:一般齒輪外嚙合,轉動方向是相反,如果就這樣應用,那麼你往右轉向,車可就會往左跑了,又是個危險事件。如何解決,那就是繼續利用這個原理,再加一個齒輪,如圖中,三個外嚙合齒輪結構,這樣最終轉動方向就又回歸一致了。不過,光有齒輪還是不夠的,畢竟輪子和齒輪不是,也不可能在同一個平面上運動,這就需要軸和連杆的幫忙了。看一下正面的圖。

兩根平行的軸(綠),一根用於固定齒輪和輪子,另一根就是用來驅動的了。三個連杆(灰)分別與齒輪和兩個輪子相連,然後同時硬連接於驅動軸上(硬連接說白了就是,我動你也動,我停你也停的連接模式)。當中間的齒輪轉動,就會驅動中連杆,並帶動驅動軸,而驅動軸也會同時帶動兩個邊上的連杆同向運動,這樣就給了垂直地面的輪子一個水平的力,輪子就在水平方向圍繞著固定點做圓周運動,也就是轉向了。

驅動器

說實話,這個驅動裝置,實在是實現的太簡陋了,簡單到,它只說明了驅動裝置是空間齒輪傳動的應用。

所謂空間齒輪傳動,就是傳動齒輪不在同一個平面,通過錐齒輪或其他齒輪配合,實現傳動方向在空間上的改變。而前面轉向系統,是平面齒輪傳動的應用。因為現實中的發動機,是不太可能直接和驅動輪相連的,尤其是前置發動機,後輪驅動的汽車,這就需要應用空間齒輪傳動,多次改變傳動方向,再將動力傳給驅動輪。下圖就是這個架子最簡易的空間傳動實現,一個水平方向的錐形齒輪咬合垂直方向的驅動齒輪,從而將水平的動力,轉化成垂直方向,讓車前進或後退。

ok,這個四輪架子的原理講完了,圖中手動的部分,換成動力馬達,這個車就可以自己跑和轉向了。

當然真實的汽車可是要比這個結構複雜多了,但是其基本的原理都是一樣。每一種機械裝置都有它固定的用途,而每改變一個機械部件的布局,就可能誕生一個新的裝置。玩樂高,培養思維,也學習更多知識。好了讓這個車跑一跑吧。

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