【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第十二章曲線運(yùn)動，轉(zhuǎn)動

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的】?

§12-9皮帶傳動和齒輪傳動

【01】機(jī)器可以分為發(fā)動機(jī)和工作機(jī)兩類。蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、水輪機(jī)、風(fēng)力發(fā)動機(jī)、電動機(jī)等都是發(fā)動機(jī)。車床、刨床、鉆床、軋鋼機(jī)、紡紗機(jī)、織布機(jī)等都是工作機(jī)。

【02】要使工作機(jī)工作，必須使發(fā)動機(jī)的軸帶著工作機(jī)的軸一起轉(zhuǎn)動，也就是把轉(zhuǎn)動從發(fā)動機(jī)傳遞到工作機(jī)上去。轉(zhuǎn)動的傳遞可以用不同的裝置來完成。我們這里要講的是兩種常用的傳動裝置，就是皮帶傳動裝置和齒輪傳動裝置。

1、皮帶傳動

【03】皮帶傳動是機(jī)器上常常使用的一種傳動裝置。例如，一般的電動機(jī)、蒸汽機(jī)、柴油機(jī)等，都是用皮帶來帶動工作機(jī)的。

【04】圖12·34和圖12·35表示兩種不同形式的皮帶傳動裝置。在發(fā)動機(jī)的軸上和工作機(jī)的軸上都裝有皮帶輪，皮帶輪之間用一條皮帶連接起來。發(fā)動機(jī)軸上的皮帶輪?A 叫做主動皮帶輪，工作機(jī)軸上的皮帶輪 B 叫做從動皮帶輪。在轉(zhuǎn)動時(shí)，兩個(gè)皮帶輪邊緣上的線速度 v 是相等的，但它們的角速度不同，因?yàn)閮蓚€(gè)皮帶輪的半徑不同。

【05】根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們可以求出主動皮帶輪和從動皮帶輪的每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)和它們的直徑的關(guān)系。設(shè)主動皮帶輪的直徑為 d?，每分鐘轉(zhuǎn) n? 次；從動皮帶輪的直徑為 d?，每分鐘轉(zhuǎn) n? 次，則兩皮帶輪邊緣的線速度 v 為，即兩個(gè)皮帶輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與它們的直徑成反比。從動皮帶輪的直徑越小，它的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)越多，即轉(zhuǎn)得越快。比值 n?/n? 叫做傳動速度比。

【06】皮帶傳動的優(yōu)點(diǎn)在于：皮帶富有彈性，可以緩和沖擊，所以傳動平穩(wěn)。遇到障礙或超過負(fù)載時(shí)，因?yàn)槠c輪子之間摩擦不夠，皮帶會在輪上滑動（一般稱為打滑），所以能夠防止機(jī)件損壞。但也由于有時(shí)要打滑，機(jī)械效率較低，不能保持穩(wěn)定的傳動速度比。

2、齒輪傳動

【07】在齒輪傳動裝置中，裝在發(fā)動機(jī)軸上的齒輪叫做主動齒輪，裝在工作機(jī)軸上的齒輪叫做從動齒輪，主動齒輪和從動齒輪相互嚙合（圖12·36）.當(dāng)主動齒輪和從動齒輪的兩根轉(zhuǎn)軸相互平行的時(shí)候，采用圓柱形齒輪（圖12·36(a)）；當(dāng)兩根轉(zhuǎn)軸相互交叉時(shí)，采用截錐形齒輪（圖12·36(b)）。

【08】轉(zhuǎn)動時(shí)，在同一時(shí)間內(nèi)兩個(gè)齒輪通過嚙合處的齒數(shù)相等。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們就可以求出兩個(gè)齒輪每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)和它們的齒數(shù)的關(guān)系。

【09】設(shè)主動齒輪有 z? 個(gè)齒，每分鐘轉(zhuǎn) n? 次，從動齒輪有 z? 個(gè)齒，每分鐘轉(zhuǎn) n??次。所以，每一分鐘內(nèi)，主動齒輪經(jīng)過嚙合處的齒數(shù)等于 z?n?，從動齒輪經(jīng)過嚙合處的齒數(shù)等于 z?n?，它們應(yīng)該相等，即? 。即兩個(gè)嚙合的齒輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與它們的齒數(shù)成反比。

【10】齒輪傳動裝置的應(yīng)用也很廣泛。例如，汽車、拖拉機(jī)、電車的發(fā)動機(jī)是利用齒輪傳動來使車輪轉(zhuǎn)動的；輪船的發(fā)動機(jī)是利用齒輪傳動來使螺旋推進(jìn)器轉(zhuǎn)動的，圖12·37表示齒輪在手搖絞車上的應(yīng)用。

例13.蒸汽機(jī)的飛輪依靠皮帶傳動與發(fā)電機(jī)的皮帶輪聯(lián)結(jié)在一起。飛輪的直徑是1.5米，它的轉(zhuǎn)動速度是100轉(zhuǎn)/分。

(1)為了使發(fā)電機(jī)的電樞用600轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)動，應(yīng)當(dāng)采用多大直徑的皮帶輪？

(2)皮帶的線速度是多少？

(3)如果所傳遞的功率是10馬力，那么作用在飛輪邊緣上的力是多大？

【解】飛輪是主動皮帶輪，發(fā)電機(jī)電樞上的皮帶輪是從動皮帶輪。所以d?＝1.5米，n?＝100轉(zhuǎn)/分。

(1)n?＝600轉(zhuǎn)/分。，即發(fā)電機(jī)電樞上的皮帶輪直徑應(yīng)該是0.25米。

(2)皮帶的線速度 v 是 v＝πd?n?＝π×1.5×100＝150π米/分＝2.5π米/秒≈7.8米/秒。

(3)10馬力＝750公斤·米/秒，設(shè)作用在飛輪邊緣上的力為 F，則。

習(xí)題12-9

1、利用齒輪可以把每分鐘180次的轉(zhuǎn)動改變?yōu)?44次。假設(shè)主動齒輪上的齒數(shù)是40，那么從動齒輪上的齒數(shù)應(yīng)該是多少？【50】

2、電動機(jī)和鍘草機(jī)用皮帶傳動聯(lián)結(jié)起來。從動皮帶輪與主動皮帶輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的比是1:2，鍘草機(jī)上皮帶輪的直徑是30厘米。求電動機(jī)上皮帶輪的直徑。如果電動機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)1400次，那么從動皮帶輪每分鐘應(yīng)該轉(zhuǎn)多少次？【15厘米，700轉(zhuǎn)/分】

3、設(shè)傳動速度比是1:5，主動皮帶輪的轉(zhuǎn)動速度是80轉(zhuǎn)/分，從動皮帶輪的直徑是20厘米。如果所傳遞的功率是1.5千瓦，那么作用在從動皮帶輪邊緣上的力是多大？【約9000牛頓】