齿轮是有齿的、互相啮合的轮子。因为齿之间互相锁定,齿轮可以高效传递力和运动。
主动轮是外力,比如你的手或者一个引擎,驱动下转动的齿轮。被另一个齿轮驱动的齿轮就叫做从动轮。主动轮提供输入力,从动轮提供输出力。
使用齿轮系统能够改变速度、方向和力。但是总是有利有弊。例如,你不能增加输出力的同时提高速度。
两个互相啮合的齿轮相对运动,为了预测它们的齿轮比,从动轮的齿数除以主动轮的齿数。这就是齿轮比。如果24齿的从动轮和48齿的主动轮相啮合,齿轮比就是1:2。这就意味着这个从动轮转动的速度是主动轮的两倍。
许多机械在需要控制旋转速度和转力的地方会用到齿轮。常见的例子有电动工具、汽车和打蛋器。
常见的几种齿轮组:
1、
这个模型的齿轮比是1:1。因为他们的齿数相同,主动轮和从动轮的速度相同。主动轮和从动轮的转动速度相反。
2、
这个模型表明是齿轮增速。大一些的主动轮带动小一些的从动轮,导致速度增加,但是输出力减少。
3、
这个模型表明是齿轮减速。小一些的主动轮带动大一些的从动轮,导致速度降低,但是输出力增加。
4、
这个模型是个空转齿轮装置。小一些的齿轮是一个空转齿轮。空转齿轮不影响主动轮和从动轮的速度或者输出力。主动轮和从动轮转动方向相同,速度相同。
5、
这个模型是个复合传动装置。由于这个复合传动装置的设置方式,转动的速度明显降低,输出力大大增加。小一些的主动轮慢慢带动大一些的从动轮。和大的从动轮在同一个轴上的小一些的齿轮也是从动轮,被带着转动,同时慢慢带动第二个大的从动轮,使它的转动速度更慢。
6、
这个模型是一个设置为周期运动的传动装置。例如从动轮转动一小会儿,然后停一会儿。从动轮和两个主动轮中的一个啮合时,只发生运动,速度明显下降。
7、
这个模型是一个角齿轮装置。两个相啮合的锥形齿轮传递的速度和力不变,但是输出方向改变了90度。
8、
这个模型是一个差速齿轮装置。输入力以90度的角度,被转移给两个输出力。当一个输出指针被停止时,另一个指针的速度会是原来速度的两倍。两个指针都被停止时,手柄不能转动。
9、
这个模型有一个蜗杆齿轮。蜗杆齿轮转一整圈,只用一个齿来带动上面的齿轮,所以速度达到降低。输出力的方向改变了90度。输出力明显增加。蜗杆齿轮只能被用做主动轮。
10、
这个模型是一个齿条与齿轮联动装置。和前面的齿轮不一样的是齿条和齿轮联动装置只能用在直线运动上,不能旋转。当摇动手柄时,齿条的前后运动由小齿轮的旋转方向决定。