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齒輪傳動系統

關於這個模擬實驗

此模擬展示主動齒輪與從動齒輪嚙合，並可選擇在同一軸上加入第二對齒輪（複合級）。滑桿設定各齒輪的齒數和輸入轉速，即時讀數會顯示齒輪比、輸出轉速、輸出扭矩和功率。學生會發現，由小齒輪帶動的大齒輪轉速較慢，但扭矩較大，而複合級會使齒輪比相乘。可在白板上用於力學課，或讓學生兩人一組，先預測齒輪比，再核對讀數。

學生可以探索什麼

  • 把主動齒輪齒數設為 16，從動齒輪齒數設為 40，然後讀取齒輪比和輸出轉速。
  • 互換齒輪大小，使從動齒輪較小，觀察輸出轉速上升，而輸出扭矩下降。
  • 開啟和關閉「複合級」，看第二對齒輪如何使齒輪比相乘。
  • 提高輸入轉速，並檢查改變齒輪時，輸出功率只會略有改變。
  • 在「正面」與「斜角」視角之間切換，看齒輪如何嚙合。

學習目標

  1. 1根據兩個嚙合齒輪的齒數，計算齒輪比。
  2. 2解釋齒輪傳動系統中轉速與扭矩之間的取捨。
  3. 3預測複合級如何改變整體齒輪比。
  4. 4描述為何較大的從動齒輪轉速會比主動齒輪慢。

教師常問的問題

可以免費使用嗎？

可以。它免費，並可在任何現代瀏覽器上運行，包括課室白板和平板電腦。無需登記，也無需安裝任何程式。

什麼是齒輪比？

齒輪比是從動齒輪的齒數除以主動齒輪的齒數。比值大於 1 會使輸出減速，並增大扭矩。在複合傳動系統中，要把每一級的齒輪比相乘。

怎樣使用齒輪傳動系統模擬？

拖動「主動齒輪齒數」、「從動齒輪齒數」、「輸出齒輪齒數」和「輸入轉速」的滑桿。使用「複合級」開關加入第二對齒輪，然後在讀數中讀取齒輪比、轉速、扭矩和功率。

為何轉速下降時，輸出扭矩會上升？

齒輪傳動系統傳送的功率幾乎不變，而功率等於扭矩乘以轉速。若輸出轉得較慢，扭矩必然較大，只是每次嚙合都會有少量損耗。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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