在机械工程中,传动比是两个或更多个互锁齿轮的转速比的直接量度。作为一般规则,当处理两个齿轮时,如果驱动齿轮(直接接收来自发动机,马达等的旋转力的齿轮)大于从动齿轮,则后者将更快地转动,反之亦然。我们可以用公式齿轮比= T2 / T1来表达这个基本概念,其中T1是第一齿轮上的齿数,T2是第二齿轮上的齿数。
找到齿轮系的齿轮比
从双齿轮开始。为了能够确定齿轮比,您必须至少有两个齿轮相互啮合 - 这称为“齿轮系”。通常,第一齿轮是连接到电动机轴的“驱动齿轮”,第二齿轮是连接到负载轴的“从动齿轮”。在这两者之间也可以有任意数量的齿轮以将动力从驱动齿轮传递到从动齿轮:这些齿轮被称为“惰轮”。
现在,让我们看一下只有两个齿轮的齿轮系。为了能够找到齿轮比,这些齿轮必须相互作用 - 换句话说,它们的齿需要啮合而一个齿轮需要转动另一个齿轮。例如,假设您有一个小驱动齿轮(齿轮1)转动一个较大的从动齿轮(齿轮2)。
计算驱动齿轮上的齿数。找到两个互锁齿轮之间的齿轮比的一种简单方法是比较它们都具有的齿数(齿轮边缘处的小钉状突起)。首先确定驱动齿轮上有多少齿。您可以通过手动计数或有时通过检查齿轮本身标记的信息来完成此操作。
例如,假设我们系统中较小的驱动齿轮有20个齿。
计算从动齿轮上的齿数。接下来,确定从动齿轮上的齿数与驱动齿轮的齿数完全相同。
让我们说,在我们的例子中,从动齿轮有30个齿。
将一个牙齿数量除以另一个。现在您知道每个齿轮上有多少齿,您可以相对简单地找到齿轮比。通过驱动齿轮齿分开从动齿轮齿。根据您的作业,您可以将答案写成小数,分数或比例形式(即x:y)。
在我们的例子中,将从动齿轮的30个齿除以驱动齿轮的20个齿得到30/20 = 1.5。我们也可以写成3/2或1.5:1等。
这个齿轮比意味着什么是较小的驱动齿轮必须转动一次半才能使较大的从动齿轮完成一整圈。这是有道理的 - 因为从动齿轮更大,它会变得更慢。[2]
两个以上的齿轮
从两个以上齿轮的齿轮系开始。顾名思义,“齿轮系”也可以由一系列长齿轮制成 - 不仅仅是一个驱动齿轮和一个从动齿轮。在这些情况下,第一个齿轮保持驱动齿轮,最后一个齿轮保持从动齿轮,中间齿轮变为“惰轮”。这些通常用于改变旋转方向或连接两个齿轮,而直接传动会使它们变得笨重或不易获得。[3]
例如,假设上述双齿轮系由小七齿轮驱动。在这种情况下,30齿齿轮保持从动齿轮,而20齿齿轮(之前是驾驶员)现在是一个惰轮。
划分驱动齿轮和从动齿轮的齿数。在处理具有两个以上齿轮的齿轮系时要记住的重要事项是只有驱动齿轮和从动齿轮(通常是第一个和最后一个齿轮)很重要。换句话说,空转齿轮根本不影响整个列车的传动比。当您确定了驱动装置和从动装置后,您可以像以前一样找到齿轮比。
在我们的例子中,我们通过将从动齿轮的三十个齿除以我们新驱动器的七个齿来找到齿轮比。30/7 =约4.3(或4.3:1等)这意味着驱动装置必须转动约4.3次才能使更大的从动齿轮转动一次。
如果需要,找到中间齿轮的齿轮比。您也可以找到涉及惰轮的齿轮比,在某些情况下您可能会想要。在这些情况下,从驱动齿轮开始向负载齿轮工作。将前一档位视为下一个档位的驱动档。将每个“从动”齿轮上的齿数除以每个互锁齿轮组的“驱动”齿轮上的齿数,以计算中间齿轮比。
在我们的示例中,中间传动比为20/7 = 2.9和30/20 = 1.5。请注意,这些都不等于整列火车的齿轮比4.3。
但是,请注意(20/7)×(30/20)= 4.3。通常,齿轮系的中间传动比将乘以一起以等于总传动比。
方法1测验
如果您的齿轮比为1.5,则表示:
对于较小的齿轮,较大的齿轮必须旋转1.5倍才能完成一个完整的循环。
对于较大的齿轮,较小的齿轮必须转动1.5倍才能完成一个完整的循环。
齿轮在起点处需要1.5个循环才能满足要求。
在使较大的齿轮运动之前,你的较小齿轮需要大约1.5倍。
进行比率/速度计算
找到驱动齿轮的转速。利用齿轮比的概念,可以很容易地根据驱动齿轮的“输入”速度确定从动齿轮的旋转速度。首先,找到驱动齿轮的转速。在大多数齿轮计算中,这是以每分钟转数(rpm)给出的,尽管其他速度单位也可以工作。
例如,假设在上面的示例齿轮系中使用七齿驱动齿轮和30齿驱动齿轮,驱动齿轮以130转/分的速度旋转。有了这些信息,我们将在接下来的几个步骤中找到从动齿轮的速度。
将您的信息插入公式S1×T1 = S2×T2。在该公式中,S1表示驱动齿轮的转速,T1表示驱动齿轮中的齿,S2表示从动齿轮的速度和齿。填写变量,直到只有一个未定义。
通常,在这些问题中,你将为S2求解,尽管完全有可能解决任何变量。在我们的示例中,插入我们拥有的信息,我们得到:
130转/分×7 = S2×30
解决。查找剩余变量是基本代数的问题。只需简化等式的其余部分并将变量隔离在等号的一侧,您就可以得到答案。不要忘记用正确的单位标记它 - 你可以在学校作业中失去分数。
在我们的示例中,我们可以这样解决:
130转/分×7 = S2×30
910 = S2×30
910/30 = S2
30.33 rpms = S2
换句话说,如果驱动齿轮以130转/分旋转,则从动齿轮将以30.33转/分的速度旋转。这是有道理的 - 因为从动齿轮更大,它会旋转得慢得多。
方法2测验
为了计算从动齿轮的速度,您需要知道:
驱动齿轮的齿速和齿数。
从动齿轮中的齿数。
驱动齿轮和从动齿轮中的齿数。
驱动齿轮和从动齿轮中的齿数以及驱动齿轮的速度。