齿轮机械的过程推动了消费者的无数发明。

“齿轮”这个词在许多方面嵌入了我们文化的词典中,通常与其目的是作为机械元件的隐喻。当一支足球队有一个悲惨的比赛时,它的教练可能会说球员从未摆脱过第一档。当人们改变与生活方向时,他们谈论开关齿轮。

在“家庭家庭”的一集中,主角彼得格里芬说,生命的挫折是“磨练他的齿轮”。然后来自莎士比亚的“威尼斯商人”的报价:“很好,如果财富是一个女人,她是这个装备的好窗。” (现代翻译:如果运气是一位女士,她很擅长这项业务。)

将“齿轮”和“业务”的翻译今天适合。齿轮在许多消费产品中发现 - 从打印机到纸巾分配器 - 是一种有用的机械元件,可以帮助我们放大扭矩或创新速度。在齿轮上的两个部分系列的第1部分将解释它们是什么,何时使用它们,以及一些基本计算。第2部分将讨论替代类型的齿轮以及如何在原型中使用齿轮。

齿轮是具有齿的机械元件,其与另一齿轮的齿互锁。最常见的类型是螺旋齿轮,其是圆形的并且具有三角形齿。齿轮齿轮使用相同的齿轮形状,但齿以直线布置。当多个齿轮一起啮合时,它被称为齿轮系。

你什么时候需要齿轮?

任何骑在多速骑自行车的人都知道齿轮的价值。骑上一座山时,它变得越努力踏板,所以你向下翻转。踏板更容易,但你必须踏板更多的转动来起床。在山上的路上,踏板更容易,所以你转移。这使得踏板更难,但您可以获得更高的最高速度。

通常的原因是产品需要齿轮或一组齿轮是需要更多的扭矩或旋转力时。例如,玩具车可以具有非常小的电动机,可以旋转得非常快,但是车轮对于电动机来说可能过于厚重。在这种情况下,添加齿轮系乘以电动机可以放出的扭矩使得它可以驱动轮子。

在某些情况下,齿轮可以提高转速。例如,手摇式电池充电器要求电机内部变得非常快,以发电并充电电池。手曲柄连接到换档齿轮系相反的齿轮系,该齿轮系乘以从手到电动机的旋转速度乘以从电动机产生更多电流。

使用齿轮的另一个原因是乘以旋转输出的数量。在一个四轮驱动车,活塞燃烧旋转单个曲轴。通过一系列齿轮和轴,可以扩展该单个输出以立即旋转所有四个轮胎。

齿轮基础知识

理解齿轮系可以具有的最简单方法可以具有齿轮,其特征在于它的齿数和间距。间距是齿轮齿的尺寸,特别是从一颗牙齿上的点到下一个牙齿上的对应点的距离。俯仰越高,齿轮齿越小,齿轮的直径越小。例如,46齿齿轮的直径为48个螺距(每英寸48齿),直径为1英寸,但是直径为46齿64间距齿轮3/4英寸。啮合在一起的齿轮必须具有相同的间距以便啮合并正常移动。

齿轮系的基本特征是齿轮比。齿轮比是动力乘法器,即齿轮系增加到电机。例如,2:1(表示2至1)齿轮比将电机的扭矩乘以2,同时将速度除以2。

齿轮比易于计算在双齿轮系统中。它只是输出齿轮上的齿数除以电动机齿轮上的齿数。任何数量的齿轮都可以放入电机和输出齿轮之间;只要它们在不同的轴上,它们就不会改变系统的齿轮比。这些称为惰轮,它们没有贡献齿轮比。

复合齿轮

当两个或更多个齿轮固定到公共轴上时,它被称为复合齿轮。当复合齿轮组装成齿轮系时,它们可以在比双齿轮系更小的封装中产生更多扭矩。伺服器是使用复合齿轮系的一个很好的例子。它们使用一个非常小的电机,可以快速旋转,然后驱动复合齿轮系,以在小占地面积中产生大量扭矩。

在复合齿轮系中,每个步骤之间的齿轮比乘以最终齿轮比。看到复合齿轮培训并不罕见,这些复合齿轮在数百个具有比率为5或6至1的比例的简单齿轮系的相同空间中的数百个空间。