Je ziet tandwielen in zowat alles dat draaiende delen heeft. Automotoren en transmissies bevatten veel versnellingen. Als je ooit een videorecorder opent en erin kijkt, je zult zien dat het vol versnellingen is. Opwinden, grootvader- en slingerklokken bevatten veel versnellingen, vooral als ze bellen of klokkenspel hebben. Je hebt waarschijnlijk een vermogensmeter aan de zijkant van je huis, en als het een doorzichtig deksel heeft, kun je zien dat het 10 of 15 versnellingen bevat. Tandwielen zijn overal waar motoren zijn en motoren die roterende bewegingen produceren.

In deze editie van Hoe dingen werken , je leert over overbrengingsverhoudingen en tandwieltreinen, zodat je begrijpt wat al deze verschillende tandwielen doen. Misschien wil je ook Hoe versnellingen werken lezen om meer te weten te komen over verschillende soorten versnellingen en hun gebruik, of je kunt meer te weten komen over overbrengingsverhoudingen door onze overbrengingsverhoudingstabel te bezoeken.

1. Tandwielen aan het werk zetten
2. Het concept van overbrengingsverhouding begrijpen
3. Tandwieltreinen
4. Andere toepassingen voor tandwielen
5. Een voorbeeld

Tandwielen aan het werk zetten

Tandwielen worden over het algemeen om een ​​van de volgende vier redenen gebruikt:

1. Om de draairichting om te keren:
2. Om de rotatiesnelheid te verhogen of te verlagen:
3. Rotatiebeweging naar een andere as verplaatsen
4. Om de rotatie van twee assen gesynchroniseerd te houden

Je ziet effecten 1, 2 en 3 in bovenstaande afbeelding. In deze figuur is je kunt zien dat de twee tandwielen in tegengestelde richting draaien, dat het kleinere tandwiel twee keer zo snel draait als het grotere tandwiel, en dat de draai-as van het kleinere tandwiel bevindt zich rechts van de rotatie-as van het grotere tandwiel.

Het feit dat het ene tandwiel twee keer zo snel draait als het andere komt door de verhouding tussen de tandwielen -- de overbrengingsverhouding . In deze figuur is de diameter van de versnelling aan de linkerkant is twee keer die van de versnelling aan de rechterkant. De overbrengingsverhouding is daarom 2:1 (uitgesproken als "twee tegen één"). Als je naar de figuur kijkt, je kunt de verhouding zien:elke keer dat het grotere tandwiel een keer rondgaat, de kleinere versnelling gaat twee keer rond. Als beide tandwielen dezelfde diameter hadden, ze zouden met dezelfde snelheid draaien, maar in tegengestelde richtingen.

Het concept van overbrengingsverhouding begrijpen

Het concept van de overbrengingsverhouding begrijpen is eenvoudig als u het concept van de omtrek van een cirkel. Houd er rekening mee dat de omtrek van een cirkel gelijk is aan de diameter van de cirkel vermenigvuldigd met Pi (Pi is gelijk aan 3.14159...). Daarom, als je een cirkel of een tandwiel hebt met een diameter van 1 inch, de omtrek van die cirkel is 3.14159 inch.

De volgende afbeelding laat zien hoe de omtrek van een cirkel met een diameter van 1,27 inch gelijk is aan een lineaire afstand van 4 inch:

Laten we zeggen dat je nog een cirkel hebt met een diameter van 0,635 inch (1,27 inch / 2), en je rolt het op dezelfde manier als in deze figuur. Dat vind je, omdat de diameter de helft is van de cirkel in de figuur, het moet twee volledige rotaties voltooien om dezelfde 4-inch lijn te dekken. Dit verklaart waarom twee versnellingen, de ene half zo groot als de andere, hebben een overbrengingsverhouding van 2:1. Het kleinere tandwiel moet twee keer draaien om dezelfde afgelegde afstand af te leggen als het grotere tandwiel één keer draait.

De meeste versnellingen die je in het echt ziet, hebben tanden . De tanden hebben drie voordelen:

• Ze voorkomen wegglijden tussen de versnellingen. Daarom, door tandwielen verbonden assen zijn altijd exact met elkaar gesynchroniseerd.
• Ze maken het mogelijk om exacte overbrengingsverhoudingen te bepalen. Je telt gewoon het aantal tanden in de twee tandwielen en deelt. Dus als een tandwiel 60 tanden heeft en een ander 20, de overbrengingsverhouding wanneer deze twee versnellingen met elkaar zijn verbonden, is 3:1.
• Ze zorgen ervoor dat kleine onvolkomenheden in de werkelijke diameter en omtrek van twee tandwielen er niet toe doen. De overbrengingsverhouding wordt geregeld door het aantal tanden, zelfs als de diameters een beetje afwijken.

Tandwieltreinen