书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型
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第3章 车辆模型的传动

车辆模型传动机构传动比的设计,是关系到发动机性能和车辆行驶性能能否充分发挥的重要问题。传动比设计合理,能使车辆顺利完成各种行驶功能;否则,会导致行驶功能的失败。

一、车辆模型传动比的计算

传动机构的传动比是主动轮转速同被动轮转速的比。在齿轮传动机构中,由于主动轮同被动轮转速n1、n2跟它们的齿数z1、z2成反比,即n1n2=z2z1,所以齿轮传动的传动比又等于被动轮齿数同主动轮齿数的比。齿轮传动传动比i的数学表达式是:

i=n1n2或i=z2z1

在摩擦传动或者皮带传动机构中,由于主动轮同被动轮的转速n1、n2跟它们的直径D1、D2成反比,即n1n2=D2D1。所以摩擦传动或者皮带传动的比又等于被动轮直径同主动轮直径的比,数学表达式是:

i=n1n2或i=D2D1

下面结合图1-1-4中所提供的实例进行一些简单的计算。

【例1】已知主动摩擦轮直径D1=9毫米,被动摩擦轮直径D2=36毫米,求摩擦轮传动机构的传动比。如果主动轮转速n1=220转/分,求被动轮转速n2。

解:摩擦轮传动机构的传动比和被动轮转速分别是:

i=D2D1=369=4

n2=n1i=2204=55(转/分)

【例2】在齿轮传动机构中,主动轮齿数z1=8齿,被动齿轮齿数z2=36齿,求传动比。如果主动轮转速n1=360转/分,求被动轮转速n2多大。

解:齿轮传动机构的传动比和被动轮转速分别是:

i=z2z1=368=4.5

n2=n1i=360i=80(转/分)

车辆模型中的变速箱,是一种多级齿轮传动系统,可以先逐级计算传动比,然后再计算总传动比。总传动比同各级分传动比的关系是:

i总=i1·i2·i3·…·in

【例3】车辆模型常用四级变速箱,各级的传动比相同i1=i2=i3=i4=3.6,求变速箱的传动比i总。如果变速箱输入的转速n1=1512转/分。求它输出的转速n出是多大。

解:变速箱总传动比和变速箱输出的转速分别是:

i总=i1·i2·i3·i4

=3.6×3.6×3.6×3.6

=168

n出=n1i总=1512168=9(转/分)

必须指出,在齿轮传动机构中,过桥齿轮只改变转动方向,它的齿数多少并不影响主动轮和被动轮之间的传动比。所以,在传动比的计算中,过桥齿轮可以不用计算。

【例4】在二级齿轮传动机构中,主动轮齿数z1=13齿,被动轮齿数z2=24齿,过桥齿轮齿数z桥=11齿,求整套传动机构的传动比。

解:如果考虑过桥齿桥,第一级传动比i1、第二级传动比i2和整套传动机构的传动比i总分别是:

i1=z桥z1=1113=0.85

i2=z2z桥=2411=2.18

i总=i1·i2=0.85×2.18=1.85

如果不考虑过桥齿轮直接计算,整套传动机构的传动比是:

i总=z2z1=2413=1.85

由例4可见,过桥齿轮是可以不用计算的。

二、加速传动机构和减速传动

机构

传动比小于1的传动机构叫做加速传动机构。传动比大于1的传动机构叫做减速传动机构,它们的特点如图1-2-1所示。

图1-2-1加速传动机构和减速传动机构

在加速传动机构中,通常各级齿轮的齿数总是逐级减少的。如果忽略摩擦阻力,各级齿轮又做匀速转动,那么各个齿轮啮合处传递的力总是大小相等的,而它们所传递的力矩却是逐级变小的。因此,最后一级齿轮轴在转速增加的同时扭力变小。相反,在减速传动机构中,各级齿轮的齿数总是逐级增多,它们所传递的力矩逐级变大。最后一级齿轮的轴在转速减小的同时扭力增大。

玩具电动机和内燃机的转速都较大,但是扭矩却很小。比如迅速转动的玩具电动机,用手一捏它的转轴,就会因超载而停止转动。用它们驱动车辆模型,要减小它的转速增大它的扭矩,总是要采用减速传动机构。

但是,橡筋动力车辆模型必须采用加速传动机构,因为只有这样,才能在增加转速、减小扭矩的情况下,使橡筋储存的弹性势能缓慢释放出来,从而使车辆模型在较长的时间以较稳定的速度前进。

表1-2-1是常用的传动比参数表,供设计和制作车辆模型时参考。

表1-2-1常用传动比参数表

主动轮齿数被动轮齿数传动比时速24561∶2.36.4千米/小时18561∶3.14.5千米/小时14561∶43.5千米/小时10621∶6

从表中可以看出,变换主动轮的齿数,是取得不同传动比的方法。

在日常训练的时候,往往采用1∶6的传动比。在比赛的时候,常常采用1∶3的传动比,这样能充分发挥车辆模型的行驶速度,但磨损将会很厉害。