传动比是如何工作的

齿轮通常用于四个不同的原因之一:

在上图中可以看到效果1、2和3。在这个图中，你可以看到两个齿轮在相反的方向旋转，小齿轮的旋转速度是大齿轮的两倍，而且转动轴较小的齿轮是在大齿轮的旋转轴的右边。

事实上，一个齿轮的转速是另一个的两倍是因为齿轮之间的比率齿轮传动比。在这个图中，直径左边齿轮的重量是右边齿轮的两倍。因此齿轮传动比是2:1(发音为“二比一”)。如果你看这个图表，你可以看到这个比率:每次大齿轮转一圈，小齿轮转两圈。如果两个齿轮的直径相同，它们就会以相同的速度但方向相反的方向旋转。

理解传动比的概念是很容易的，如果你理解的概念周长一个圆。记住，一个圆的周长等于这个圆的直径乘以π(π等于3.14159…)因此，如果你有一个直径为1英寸的圆或齿轮，这个圆的周长是3.14159英寸。

下图显示了直径为1.27英寸的圆的周长如何等于4英寸的线性距离:

假设你有另一个圆，它的直径是0.635英寸(1.27英寸/ 2)，你在图中以同样的方式滚动它。你会发现，因为它的直径是图中圆的一半，它必须完成两个完整的旋转才能覆盖相同的4英寸线。这解释了为什么两个齿轮，其中一个是另一个的一半大，齿轮传动比为2:1。当较大的齿轮旋转一次时，较小的齿轮必须旋转两次以覆盖相同的距离。

大多数齿轮你在现实生活中看到的牙齿。牙齿有三个优点:

为了创造大的齿轮传动比，齿轮经常被连接在一起齿轮火车，如图所示:

列车的右边(紫色)齿轮实际上是由两部分组成的，如上所示。一个小齿轮和一个大齿轮连接在一起，一个在另一个上面。齿轮传动通常由多个齿轮组成，如下图所示。

在上面的情况下，紫色齿轮的转速是蓝色齿轮的两倍。绿色齿轮的转速是紫色齿轮的两倍。红色齿轮的转速是绿色齿轮的两倍。下图所示的齿轮系具有更高的传动比:

在这列火车上，小齿轮只有大齿轮的五分之一大小。这意味着，如果你把紫色齿轮连接到转速为每分钟100转的电机上，绿色齿轮将以每分钟500转的速度转动，红色齿轮将以每分钟2500转的速度转动。以同样的方式，您可以将2,500转/分钟的电机附加到红色齿轮上，以获得紫色齿轮上的100转/分钟。如果你能看到你的功率表里面它是老式的，有五个机械表盘，你会看到五个表盘是通过像这样的齿轮系连接在一起的，齿轮的比率是10:1。因为表盘是直接相连的，所以它们以相反的方向旋转(你会看到表盘上的数字是一个接一个颠倒的)。

如果你想创造一个高传动比，没有什么比蜗轮。在蜗轮中，有螺纹的轴与齿轮上的齿相啮合。轴每转一圈，齿轮就向前移动一个齿。如果齿轮有40个齿，那么在一个很小的包中就有40:1的齿轮传动比。这是a的一个例子挡风玻璃刮水器。

一个机械里程表是另一个使用大量蜗轮的地方:

行星齿轮

还有很多其他的方法来使用齿轮。一种专门的齿轮系被称为a行星轮系。行星齿轮解决了以下问题。假设你想要一个6比1的齿轮传动比，并且输入方向与输出方向相同。一种创造比率的方法是用下面的三齿轮传动:

在这列火车中，蓝色齿轮的直径是黄色齿轮的六倍(比例为6:1)。红色齿轮的大小是不重要的，因为它只是在那里反向的旋转方向，使蓝色和黄色齿轮旋转相同的方式。然而，假设你想要输出齿轮的轴与输入齿轮的轴相同。需要这种相同轴功能的常见地方是在电动螺丝起子。在这种情况下，你可以使用行星齿轮系统，如下所示:

在这个齿轮系统中，黄色齿轮(太阳)啮合所有三个红色齿轮(行星同时)。所有三个都连接到一个盘子(行星架)，他们与内部蓝色齿轮的环)而不是外面。因为有三个红色齿轮而不是一个，这个齿轮是非常坚固的。输出轴连接到蓝色的环形齿轮，行星载体保持静止——这给同样的6:1齿轮比。你可以看到一张两级行星齿轮系统的图片电动螺丝刀页面和三级行星齿轮系统的喷水灭火系统页面。你还可以在里面找到行星齿轮系统自动变速器。

关于行星齿轮组的另一个有趣的事情是它们可以产生不同的齿轮比，这取决于你用哪个齿轮作为输入，哪个齿轮作为输出，以及哪个你保持不动。例如，如果输入是太阳齿轮，而我们保持环形齿轮固定，并将输出轴连接到行星载体，我们得到一个不同的传动比。在这种情况下，行星运载器和行星围绕太阳齿轮旋转，所以不是太阳齿轮为行星运载器旋转1圈，而是旋转7圈。这是因为行星运载器绕太阳齿轮以相同的方向旋转一次，从太阳齿轮中减去一圈。在这种情况下，我们得到7:1的还原。

你可以重新安排事情，这一次保持太阳齿轮不动，从行星载体的输出，并将输入钩到环形齿轮上。这将给你1.17:1的减速。一个自动变速器使用行星齿轮组来创建不同的齿轮比，使用离合器和制动带，以保持不同部分的齿轮组固定和改变输入和输出。

想象一下以下情况:你有两个红色齿轮，你想要保持同步，但它们之间有一定距离。如果你想让它们有相同的旋转方向，你可以在它们之间放一个大齿轮:

或者你可以使用两个相同大小的齿轮，如果你想让它们有相反的旋转方向:

然而，在这两种情况下，额外的齿轮可能是沉重的，你需要为他们创建轴。在这些情况下，常见的解决方案是使用a链或者一个齿形带，如图所示:

链和皮带的优点是重量轻，能够分开两个齿轮的一些距离，并能够连接许多齿轮在同一链或带在一起。例如，在一个汽车发动机，同样的齿带可能会啮合曲轴，二凸轮轴和交流发电机。如果你必须用齿轮来代替皮带，那就困难多了。

要了解齿轮及其应用的更多信息，请查看下一页的链接!

最初出版:2000年11月20日