輪軸

科學知識 9547 200 2014-11-24

由輪和軸組成,能繞共同軸線旋轉的簡單機械叫做輪軸.半徑較大者是輪,半徑較小的是軸.

輪軸的原理:輪軸的實質是可以連續旋轉槓桿.使用輪軸時,一般情況下作用在輪上的力和軸上的力的作用線都與輪和軸相切,因此,它們的力臂就是對應的輪半徑和軸半徑.

由於輪半徑總大於軸半徑,因此當動力作用於輪時,輪軸為省力費距離槓桿實際的例子:有自行車腳踏與輪盤(大齒輪)是省力輪軸.當動力作用於軸上時,輪軸為費力省距離槓桿,實際的例子有:自行車後輪與輪上的飛盤(小齒輪)、吊扇的扇葉和軸都是費力輪軸的應用.

設輪半徑為R,軸半徑為r,根據槓桿平衡條件,作用在輪上的力和軸上的力滿足關係式:

由上式可知:當F1為動力時,則輪軸為省力槓桿;當F2為動力時,則輪軸為費力槓桿。

輪軸的實質是能夠連續旋轉的槓桿,支點就在軸心,輪軸在轉動時輪與軸有相同的轉速。

輪軸的應用:日常生活中常見的轆轤、絞盤、石磨、汽車的駕駛盤、手搖卷揚機、自來水龍頭的扭柄等都是輪軸類機械.

像馬車,門把手,方向盤和推車這樣的輪軸是最簡單的,沒有動力傳遞,動力車輛的輪軸就複雜得多。當然扳子也是。

以汽車為例,動力不是簡單的傳遞給軸,如果是那樣,汽車就不能拐彎,在汽車軸的中間,有一個「差速器」,在通過兩個半軸給左右車輪傳動,這樣在汽車拐彎時,兩邊車輪行駛的距離才能不同。人力三輪車的後軸,為了拐彎,一個後輪和軸是固定的傳遞動力,另一個後輪是可以和軸轉動的,用以差速拐彎。

在用軸帶動輪時,如皮帶輪的運動,不僅可以傳遞動力,還能改變轉速。



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