Cách hoạt động của Tỷ số truyền

Bạn nhìn thấy bánh răng ở hầu hết mọi thứ có bộ phận quay. Ví dụ, động cơ ô tô và hộp số chứa rất nhiều bánh răng. Nếu bạn từng mở VCR và nhìn vào bên trong, bạn sẽ thấy nó chứa đầy bánh răng. Đồng hồ lên dây cót, ông nội và đồng hồ quả lắc chứa nhiều bánh răng, đặc biệt nếu chúng có chuông hoặc chuông. Bạn có thể có một đồng hồ đo điện ở bên cạnh ngôi nhà của bạn, và nếu nó có một nắp nhìn xuyên qua, bạn có thể thấy rằng nó chứa 10 hoặc 15 bánh răng. Bánh răng ở khắp mọi nơi, nơi có động cơ và mô tơ tạo ra chuyển động quay. Trong ấn bản này của Cách hoạt động của nội dung , bạn sẽ tìm hiểu về bánh răng, tỷ số truyền và bộ truyền bánh răng để bạn có thể hiểu tất cả các bánh răng khác nhau mà bạn thấy đang làm gì.

Bánh răng thường được sử dụng vì một trong bốn lý do khác nhau:

1. Để đảo ngược hướng quay
2. Để tăng hoặc giảm tốc độ quay
3. Để chuyển chuyển động quay sang một trục khác
4. Để giữ cho chuyển động quay của hai trục được đồng bộ hóa

Bạn có thể thấy các hiệu ứng 1, 2 và 3 trong hình trên. Trong hình này, bạn có thể thấy rằng hai bánh răng quay ngược chiều nhau, bánh răng nhỏ hơn quay nhanh gấp đôi bánh răng lớn hơn và trục quay của bánh răng nhỏ hơn nằm bên phải trục quay của bánh răng lớn hơn. Thực tế là một bánh răng quay nhanh gấp đôi các bánh răng kia là kết quả của tỷ số giữa các bánh răng hoặc tỷ số truyền (Kiểm tra biểu đồ tỷ số truyền của chúng tôi để biết thêm thông tin). Trong hình này, đường kính của bánh răng bên trái gấp đôi đường kính của bánh răng bên phải. Do đó, tỷ số truyền là 2:1 (phát âm là "hai ăn một"). Nếu bạn quan sát hình vẽ, bạn có thể thấy tỷ lệ:Mỗi lần bánh răng lớn hơn quay một vòng, bánh răng nhỏ hơn quay hai lần. Bạn có thể thấy rằng nếu cả hai bánh răng có cùng đường kính, chúng sẽ quay cùng tốc độ nhưng ngược chiều nhau.

Nội dung

1. Hiểu khái niệm về tỷ số truyền
2. Bánh răng tàu
3. Các Công dụng Khác cho Gears
4. Ví dụ

> Hiểu khái niệm về tỷ số truyền

Hiểu khái niệm về tỷ số truyền sẽ dễ dàng nếu bạn hiểu khái niệm về chu vi của một vòng tròn. Hãy nhớ rằng chu vi của một hình tròn bằng đường kính của hình tròn đó nhân với Pi (Pi bằng 3,14159 ...). Do đó, nếu bạn có một hình tròn hoặc một bánh răng có đường kính là một inch, thì chu vi của hình tròn đó sẽ là 3,14159 inch. 4 inch:Giả sử bạn có một hình tròn khác có đường kính là 1,27 inch / 2 =0,635 inch và bạn cuộn nó theo cách tương tự như trong hình này. Bạn sẽ thấy rằng, vì đường kính của nó bằng một nửa hình tròn trong hình, nên nó phải hoàn thành hai phép quay để bao phủ cùng một đường 4 inch. Điều này giải thích tại sao hai bánh răng, một bánh răng lớn bằng nửa bánh răng kia, có tỷ số truyền 2:1. Bánh răng nhỏ hơn phải quay hai lần để bao phủ cùng một khoảng cách được bao phủ khi bánh răng lớn hơn quay một lần.

Hầu hết các bánh răng mà bạn nhìn thấy trong cuộc sống thực đều có răng. Răng có ba ưu điểm:

1. Chúng ngăn chặn sự trượt giữa các bánh răng - do đó các trục được kết nối bởi các bánh răng luôn được đồng bộ chính xác với nhau.
2. Chúng giúp bạn có thể xác định tỷ số truyền chính xác - bạn chỉ cần đếm số răng trong hai bánh răng và chia. Vì vậy, nếu một bánh răng có 60 răng và một bánh răng khác có 20 răng, tỷ số truyền khi hai bánh răng này được nối với nhau là 3:1.
3. Họ làm cho nó để những khiếm khuyết nhỏ trong đường kính và chu vi thực tế của hai bánh răng không thành vấn đề. Tỷ số truyền được kiểm soát bởi số lượng răng ngay cả khi đường kính lệch một chút.

> Xe lửa bánh răng

Để tạo ra tỷ số truyền lớn, các bánh răng thường được kết nối với nhau trong đoàn tàu bánh răng , như được hiển thị ở đây:

Bánh răng bên phải (màu tím) trên xe lửa thực sự được làm thành hai phần, như hình minh họa. Một bánh răng nhỏ và một bánh răng lớn hơn được kết nối với nhau, cái này nằm trên cái kia. Xe lửa bánh răng thường bao gồm nhiều bánh răng trong đoàn tàu, như thể hiện trong hai hình sau:

Trong trường hợp trên, bánh răng màu tím quay với tốc độ gấp đôi bánh răng màu xanh lam. Bánh răng màu xanh lá cây quay với tốc độ gấp đôi bánh răng màu tím. Bánh răng màu đỏ quay với tốc độ gấp đôi bánh răng màu xanh lá cây. Hộp số được hiển thị bên dưới có tỷ số truyền cao hơn:

Trong đoàn tàu này, các bánh răng nhỏ hơn có kích thước bằng 1/5 so với các bánh răng lớn hơn. Điều đó có nghĩa là nếu bạn kết nối bánh răng màu tím với một động cơ quay ở tốc độ 100 vòng / phút (vòng quay phút), bánh răng màu xanh lá cây sẽ quay với tốc độ 500 vòng / phút và bánh răng màu đỏ sẽ quay với tốc độ 2.500 vòng / phút. Theo cách tương tự, bạn có thể gắn động cơ 2.500 vòng / phút vào bánh răng màu đỏ để đạt 100 vòng / phút trên bánh răng màu tím. Nếu bạn có thể nhìn thấy bên trong đồng hồ đo điện của mình và nó có kiểu dáng cũ hơn với năm mặt số cơ học, bạn sẽ thấy rằng năm mặt số được kết nối với nhau thông qua một hộp số như thế này, với các bánh răng có tỷ lệ 10:1. Bởi vì các mặt số được kết nối trực tiếp với nhau, chúng quay theo các hướng ngược nhau (bạn sẽ thấy rằng các số được đảo ngược trên các mặt số cạnh nhau). Để biết thêm thông tin về tỷ số truyền, hãy truy cập biểu đồ tỷ số truyền của chúng tôi.

> Các Công dụng Khác cho Gears

Có nhiều cách khác để sử dụng bánh răng. Ví dụ, bạn có thể sử dụng bánh răng hình nón để bẻ cong trục quay của xe lửa một góc 90 độ. Nơi phổ biến nhất để tìm thấy những bánh răng hình nón như thế này là trong bộ vi sai của một chiếc xe dẫn động cầu sau. Một bộ vi sai bẻ cong chuyển động quay 90 độ để dẫn động bánh sau:

Một tàu bánh răng chuyên dụng khác được gọi là tàu bánh răng hành tinh . Bánh răng hành tinh giải quyết vấn đề sau. Giả sử bạn muốn tỷ số truyền 6:1. Một cách để tạo ra tỷ lệ đó là với xe lửa ba bánh sau:

Trong đoàn tàu này, bánh răng màu đỏ có đường kính gấp ba lần đường kính bánh răng màu vàng và bánh răng màu xanh có đường kính gấp hai lần đường kính bánh răng màu đỏ (cho tỷ lệ 6:1). Tuy nhiên, hãy tưởng tượng rằng bạn muốn trục của bánh răng đầu ra giống với trục của bánh răng đầu vào. Một nơi phổ biến để cần khả năng cùng trục này là trong một tuốc nơ vít điện. Trong trường hợp đó, bạn có thể sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh, như được hiển thị ở đây:

Trong hệ thống bánh răng này, bánh răng màu vàng tham gia đồng thời cả ba bánh răng màu đỏ. Cả ba chúng đều được gắn vào một cái đĩa và chúng gắn kết với bên trong của bánh răng màu xanh lam thay vì bên ngoài. Bởi vì có ba bánh răng màu đỏ thay vì một bánh răng, bánh răng này cực kỳ chắc chắn. Trục đi lên được lấy từ đĩa và bánh răng màu xanh lam được giữ cố định. Bạn có thể xem hình ảnh của hệ thống bánh răng hành tinh hai giai đoạn trên trang tô vít điện.

> Ví dụ

Cuối cùng, hãy tưởng tượng tình huống sau:bạn có hai bánh răng màu đỏ mà bạn muốn đồng bộ hóa, nhưng chúng cách nhau một khoảng cách. Bạn có thể đặt một bánh răng lớn giữa chúng nếu bạn muốn chúng có cùng hướng quay:

Hoặc bạn có thể sử dụng hai bánh răng có kích thước bằng nhau nếu bạn muốn chúng có hướng quay ngược nhau:

Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp này, các bánh răng phụ có thể nặng và bạn cần tạo trục cho chúng. Trong những trường hợp này, giải pháp phổ biến là sử dụng chuỗi hoặc đai có răng , như được hiển thị ở đây:

Ưu điểm của xích và đai là trọng lượng nhẹ, khả năng tách hai bánh răng một khoảng nào đó, và khả năng kết nối nhiều bánh răng với nhau trên cùng một dây xích hoặc dây đai. Ví dụ, trong động cơ ô tô, cùng một dây đai có răng có thể gắn trục khuỷu, hai trục cam và máy phát điện. Nếu bạn phải sử dụng bánh răng thay cho dây đai, nó sẽ khó hơn rất nhiều! Để biết thêm thông tin về tỷ số truyền, hãy truy cập biểu đồ tỷ số truyền của chúng tôi.

Xuất bản lần đầu:Ngày 1 tháng 4 năm 2000

Câu hỏi thường gặp về Tỷ số truyền

Bạn tính toán tỷ số truyền như thế nào?

Bạn chỉ cần đếm số răng trong hai bánh răng và chia. Vì vậy, nếu một bánh răng có 60 răng và một bánh răng khác có 20 răng, tỷ số truyền khi hai bánh răng này được nối với nhau là 3:1.

Tốt hơn nên có tỷ số truyền cao hơn hoặc thấp hơn?

Nếu bạn muốn tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn và ít tiếng ồn hơn, thì bạn sẽ muốn một tỷ số truyền cao hơn.

Tỷ số truyền 4,11 có nghĩa là gì?

Đây là một tỷ số truyền lý tưởng cho việc lái xe hàng ngày.

Bạn muốn tỷ số truyền cao hơn hay thấp hơn?

Nếu bạn muốn khả năng kéo tối ưu, thì bạn sẽ muốn một tỷ số truyền cao hơn ít nhất là 4,56. Bất cứ điều gì thấp hơn sẽ tốt cho việc tiết kiệm nhiên liệu và lái xe hàng ngày.

Tỷ số truyền nào tốt nhất?

Tùy thuộc vào loại xe của bạn và kết quả mong muốn, bạn nên so sánh tỷ số truyền với kích thước lốp. Bạn có thể xem biểu đồ HowStuffWorks này để tìm hiểu thêm.