Bagaimana gear berfungsi
Gear digunakan dalam pelbagai jenis peranti mekanikal. Mereka melakukan beberapa kerja penting, tetapi yang paling penting, mereka menyediakan pengurangan gear untuk peralatan bermotor. Ini penting kerana lazimnya, motor kecil yang berputar sangat laju boleh memberikan kuasa yang mencukupi untuk peranti, tetapi tork tidak mencukupi. Sebagai contoh, pengurangan gear pemutar skru elektrik adalah sangat besar kerana ia memerlukan tork yang banyak untuk memutar skru, tetapi motor menghasilkan tork yang sangat sedikit pada kelajuan tinggi. Dengan mengurangkan gear, kelajuan output boleh dikurangkan sambil meningkatkan tork.
Perkara lain yang dilakukan oleh gear ialah melaraskan arah putaran. Dalam pembezaan antara roda belakang kereta, sebagai contoh, kuasa dihantar melalui aci yang berjalan di sepanjang bahagian tengah kereta, dan pembezaan mesti memutarkan kuasa 90 darjah untuk menerapkannya pada roda.
Terdapat banyak kerumitan dengan pelbagai jenis gear. Dalam artikel ini, kami akan mempelajari dengan tepat cara gigi pada gear berfungsi, dan kami akan membincangkan pelbagai jenis gear yang anda temui dalam pelbagai alat mekanikal.
Pada mana-mana gear, nisbah ditentukan oleh jarak dari pusat gear ke titik sentuhan. Contohnya, dalam peranti dengan dua gear, jika satu adalah dua kali diameter satu lagi, nisbahnya ialah 2:1.
Salah satu jenis gear paling primitif yang boleh kita lihat ialah roda dengan pancang kayu yang menonjol.
Masalah dengan gear ini ialah apabila ia berputar, jarak dari pusat setiap gear ke titik sentuhan berubah. Ini bermakna nisbah gear berubah apabila gear berputar, yang bermaksud kelajuan keluaran juga akan berubah. Jika anda menggunakan gear seperti ini di dalam kereta, adalah mustahil untuk mengekalkan kelajuan malar -- anda sentiasa memecut dan memperlahankan.
Banyak gear moden menggunakan bentuk gigi khas yang dipanggil involute. Profil mempunyai sifat yang sangat penting untuk mengekalkan nisbah kelajuan malar antara dua gear. Sama seperti roda paku di atas, titik sentuhan bergerak; Tetapi bentuk gigi involute mengimbangi gerakan ini. Lihat bahagian ini untuk maklumat lanjut.
Sekarang mari kita lihat beberapa jenis gear yang berbeza.
Gear taji adalah jenis gear yang paling biasa. Mereka mempunyai gigi lurus dan dipasang pada paksi selari. Kadangkala, banyak gear taji digunakan pada masa yang sama untuk menghasilkan pengurangan gear yang sangat besar.
Gear taji digunakan dalam kebanyakan peranti yang terdapat di mana-mana sahaja di HowStuffWorks, seperti pemutar skru elektrik, raksasa menari, perenjis berayun, jam penggera angin, mesin basuh dan pengering. Tetapi anda tidak akan dapati banyak di dalam kereta anda.
Itu kerana gear taji boleh menjadi sangat kuat. Setiap kali gigi gear bersambung dengan gigi pada gear lain, gigi ini akan berlanggar, dan perlanggaran ini akan menghasilkan bunyi. Ia juga meningkatkan tekanan pada gigi gear.
Kebanyakan gear dalam kereta adalah heliks untuk mengurangkan bunyi dan tekanan di dalamnya.
Gigi pada gear heliks berada pada Sudut ke permukaan gear. Apabila dua gigi pada sistem gear heliks terlibat, sentuhan bermula pada satu hujung gigi dan secara beransur-ansur mengembang apabila gear berputar sehingga kedua-dua gigi terlibat sepenuhnya.
Penglibatan progresif ini membolehkan gear heliks berjalan dengan lebih lancar dan senyap berbanding gear pacu. Oleh itu, hampir semua transmisi kereta menggunakan gear heliks.
Oleh kerana sudut gigi pada gear heliks, ia menghasilkan beban tujahan pada gear apabila disambungkan. Peralatan yang menggunakan gear heliks mempunyai bearing yang boleh menyokong beban tujahan ini.
Salah satu perkara menarik tentang gear heliks ialah jika gigi gear bersudut dengan betul, ia boleh dipasang pada paksi menegak untuk melaraskan Sudut putaran kepada 90 darjah.
Gear serong berguna apabila perlu menukar arah putaran aci. Ia biasanya dipasang pada aci dengan jarak 90 darjah, tetapi juga boleh direka bentuk untuk berfungsi pada sudut lain.
Gigi pada gear serong boleh lurus, heliks atau hipoid. Gigi gear serong taji sebenarnya mempunyai masalah yang sama seperti gigi gear taji -- apabila setiap gigi bercantum, ia mengenai gigi yang sepadan pada masa yang sama.
Sama seperti spur gear, penyelesaian kepada masalah ini adalah dengan membengkokkan gigi gear. Gigi heliks ini terlibat sama seperti gigi heliks: sentuhan bermula pada satu hujung gear dan secara beransur-ansur meluas ke seluruh gigi.
Dalam gear serong taji dan lingkaran, aci mestilah berserenjang antara satu sama lain, tetapi ia juga mesti berada dalam satah yang sama. Jika anda memanjangkan kedua-dua aci keluar dari gear, ia akan bersilang. Gear hipoid, sebaliknya, boleh menggunakan aci dalam satah yang berbeza.
Ciri ini digunakan dalam banyak pembezaan automotif. Gelang gear dan pinion input pembezaan adalah hipoid. Ini membolehkan pinion input dipasang di bawah paksi gelang. Memandangkan aci pemacu kereta disambungkan ke pinion input, ini juga merendahkan aci pemacu. Ini bermakna aci pemacu tidak menceroboh terlalu banyak ke dalam ruang penumpang kereta, membebaskan lebih banyak ruang untuk orang ramai dan kargo.
Rak dan pinion digunakan untuk menukar putaran kepada gerakan linear. Sistem stereng dalam banyak kereta adalah contoh yang baik. Stereng memusingkan gear yang menghubungkan rak. Apabila gear berputar, ia meluncurkan rak ke kanan atau kiri, bergantung pada cara anda memusingkan roda.
Sesetengah alat penimbang juga menggunakan rak dan pinion untuk memutar dail yang menunjukkan berat badan anda.
Gearset Planet & Nisbah Gear
Mana-mana set gear planet mempunyai tiga komponen utama:
Gear matahari
Gear planet dan rak gear planet
Gear cincin
Setiap tiga komponen ini boleh menjadi input, output, atau boleh diam. Bahagian mana yang dipilih untuk memainkan peranan yang menentukan nisbah gear set gear. Mari lihat set gear planet individu.
Salah satu set gear planet dalam transmisi kami mempunyai cincin 72 gigi dan roda matahari 30 gigi. Kita boleh mendapatkan banyak nisbah gear yang berbeza daripada set gear ini.
Selain itu, mengunci mana-mana dua daripada tiga komponen bersama-sama mengunci keseluruhan peranti pada pengurangan gear 1:1. Ambil perhatian bahawa nisbah gear pertama yang disenaraikan di atas ialah nyahpecutan -- kelajuan output adalah lebih perlahan daripada kelajuan input. Yang kedua ialah pemacu lampau -- output lebih cepat daripada input. Dan akhirnya ia turun semula, tetapi output pergi ke arah yang bertentangan. Terdapat beberapa nisbah lain untuk set gear planet ini, tetapi ini adalah nisbah yang dikaitkan dengan transmisi automatik kami. Anda boleh mencuba ini dalam animasi di bawah:
Oleh itu, set gear ini boleh menghasilkan semua nisbah gear yang berbeza ini tanpa melibatkan atau melepaskan mana-mana gear lain. Dengan menggunakan dua set gear sedemikian secara berturut-turut, kita boleh mendapatkan empat gear hadapan dan satu undur yang diperlukan untuk penghantaran. Kami akan meletakkan dua set gear bersama-sama di bahagian seterusnya.
