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现代机械的心脏:齿轮的秘密
发表于:2020-04-02 14:16 分享至:

齿轮是现在很多机械的心脏,我们很多的机器零件上都必须有齿轮才能完成它的工作运转,在中国科技馆就有一面很大的墙,是有关于齿轮的工作原理展示,包括机器人的身体组成也是有齿轮运作,包括很多现代化的机械都离不开齿轮儿,小到钟表,大到航天器,我们发现都有齿轮的踪影。今天恐龙哥哥带大家走进齿轮的世界,一起来了解认识一下。

我记得我曾经看过一部有关于齿轮机器人的电影,在电影里面,机器人上了发条,机器人里碰在一起的齿轮转动,带动了机器人的手写字。小时候看到电影里这个场景的时候,就感觉到很神奇,后来上了初中学习了摩擦力知识后,明白了是因为轮子起了传动的作用,才能够带动机器人的运动。

那么什么是齿轮呢?齿轮有大小不同的轮子,这些轮子的外缘有着整齐的齿列,组合在一起的齿轮的齿距大小要一致。

仔细研究齿轮,我们不难发现:轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件,齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末,展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,随着生产的发展,齿轮运转的平稳性受到重视。

随着科学的发展,齿轮已经慢慢由金属齿轮转变为塑料齿轮。因为塑料齿轮更具有润滑性和耐磨性。可以减小噪音,降低成本,降低摩擦据史料记载,远在公元前400~200年的中国古代就巳开始使用齿轮,在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮,作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。17世纪末,人们才开始研究,能正确传递运动的轮齿形状。18世纪,欧洲工业革命以后,齿轮传动的应用日益广泛;先是发展摆线齿轮,而后是渐开线齿轮,一直到20世纪初,渐开线齿轮已在应用中占了优势。 齿轮泵也叫正排量装置,即像一个缸筒内的活塞,当一个齿进入另一个齿的流体空间时,液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的,所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间,这样,液体就被排除了。由于齿的不断啮合,这一现象就连续在发生,因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量,泵每转一转,排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转,泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。 实际上,在泵内有很少量的流体损失,这使泵的运行效率不能达到100%,因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧,而泵体也绝不可能无间隙配合,故不能使流体100%地从出口排出,所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行,对大多数挤出物料来说,仍可以达到93%~98%的效率。

古代人用过齿轮吗?恐龙哥哥接下里就为你讲解一下有关齿轮的使用历史:齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动型式。 而且历史悠久, 我国古代时所造的指南车、翻水车、记里鼓车中都应用了齿轮机构。

在以前中国许多地区都广泛使用着一种龙骨水车。也叫翻水车。它应用齿轮的原理使其汲水,很是好用。

指南车又称司南车,是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同,它不用磁性。它是利用机械传动系统来指明方向的一种机械装置。其原理是,靠人力来带动两轮的指南车行走,依靠车内的机械传动系统来传递转向时两车轮的差动来带动车上的指向木人与车转向的方向相反角度相同,使车上的木人指示方向,不论车子转向何方,木人的手始终指向指南车出发时设置木人指示的方向,“车虽回运而手常指南”。

记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车,由“记道车”发展而来。有关记道车的文字记载最早见于汉代刘歆的《西京杂记》:“汉朝舆驾祠甘泉汾阳……记道车,驾四,中道。”可见至迟在西汉时期,即已有了这种可以计算道路里程的车。到后来,因为加了行一里路打一下鼓的装置,故名“记里鼓车”。 记里鼓车这是一种会自动记载行程的车辆,是中国古代社会的科学家、发明家研制出的自动机械物体,被机器人专家称为是一种中国古代机器人。记里鼓车的基本原理和指南车相同,也是利用齿轮机构的差动关系。

现代生产和生活中, 齿轮的应用更为广泛: 机械钟表、 观察天体的仪器、传感系统等。现代齿轮 主要用来传递两轴间的回转运动, 还可以实现回转运动和直线运动之间的转换,即传动作用。

齿轮当然也有不同的转动方式:主要分为同轴同向转动,同轴不同向转动,不同轴同向转动和不同轴不同向转动,这里的轴代表一根固定轴,向代表顺时针或者逆时针方向。比如咬合在一起的大小齿轮旋转速度不一样,旋转的方向也自然各不相同。基本上遵循这样的规律:

今天有关于齿轮的科学知识我们就分享到这里,大家可以在生活里找一找,看看那些地方还用到齿轮?同时它起到了什么作用?大家可以在下方评论区回复,如果回答优秀的前三名朋友我会送出科学实验材料一份!