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齿轮系

关于这个模拟实验

本模拟展示一个主动轮与一个从动轮啮合，另有一对可选的齿轮装在共同的轴上（复合级）。滑块设定每个齿轮的齿数和输入转速，实时读数显示传动比、输出转速、输出扭矩和功率。学生会发现：由小齿轮带动的大齿轮转得更慢但扭矩更大，复合级会使传动比相乘。可在白板上用于力学课，也可以让小组先预测传动比，再核对读数。

学生可以探索什么

  • 把主动轮齿数设为 16，从动轮齿数设为 40，然后读取传动比和输出转速。
  • 交换大小，让从动轮变小，观察输出转速上升而输出扭矩下降。
  • 打开和关闭复合级，观察第二对齿轮如何使传动比相乘。
  • 提高输入转速，检查更换齿轮时输出功率只有少量变化。
  • 在正面和斜角视图之间切换，观察齿轮如何啮合。

学习目标

  1. 1根据两个啮合齿轮的齿数计算传动比。
  2. 2解释齿轮系中速度与扭矩之间的权衡。
  3. 3预测复合级会如何改变总传动比。
  4. 4说明为什么较大的从动齿轮比其主动齿轮转得更慢。

教师常问的问题

是否免费使用？

是的。它是免费的，可在任何现代浏览器中运行，包括课堂白板和平板电脑。无需注册，也无需安装。

什么是传动比？

传动比是从动轮齿数除以主动轮齿数。大于 1 的传动比会使输出变慢，并增大扭矩。在复合齿轮系中，要把各级的传动比相乘。

我如何使用齿轮系模拟？

拖动主动齿数、从动齿数、输出齿数和输入转速的滑块。使用复合级开关加入第二对齿轮，然后在读数中查看传动比、转速、扭矩和功率。

为什么转速下降时输出扭矩会增大？

齿轮系传递的功率几乎不变，而功率等于扭矩乘以转速。如果输出转得更慢，扭矩必然更大（忽略每次啮合的少量损耗）。

嵌入这个模拟实验

免费嵌入你的学习平台、博客或班级网站。

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