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输入计算

数学公式

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结果

齿轮比
3 : 1
从动轮齿数 ÷ 主动轮齿数
输出转速 1,000 RPM
输出扭矩 150 Nm

什么是齿轮比?

齿轮比描述了两个相互啮合的齿轮一起转动时,转速和扭矩是如何被改变的。它等于从动轮(输出端)齿数与主动轮(输入端)齿数之比。当齿轮比大于 1 时,输出端转得比输入端慢,但扭矩更大,这就是减速传动;当齿轮比小于 1 时,输出端转得更快,但扭矩变小,这就是超速(增速)传动。

两个啮合的齿轮,标注为主动和从动,齿数不同
主动齿轮与较大的从动齿轮啮合,构成齿轮比。

如何使用本计算器

先填入主动轮(连接动力源的齿轮)的齿数,再填入从动轮(连接负载的齿轮)的齿数。如果需要,还可以输入以 RPM 为单位的输入转速和以 Nm 为单位的输入扭矩。计算器会立即给出齿轮比,以及对应的输出转速和输出扭矩。

计算公式详解

核心关系式为 $$\text{齿轮比} = \frac{N_{\text{从动轮}}}{N_{\text{主动轮}}}$$。由于功率守恒(忽略摩擦损耗),转速和扭矩呈反比变化:$$\text{输出转速} = \frac{\text{输入转速}}{\text{齿轮比}}$$$$\text{输出扭矩} = \text{输入扭矩} \times \text{齿轮比}$$。因此,3:1 的减速比会把转速降到三分之一,同时把扭矩放大到三倍。

图示输入转速和扭矩经齿轮比转换为输出转速和扭矩
齿轮比越高,输出转速越低,但输出扭矩越大。

实例演算

假设一个 12 齿的主动轮与一个 36 齿的从动轮啮合,输入转速为 3000 RPM,输入扭矩为 50 Nm。齿轮比 $$= 36 \div 12 = 3$$。输出转速 $$= 3000 \div 3 = 1000 \text{ RPM}$$,输出扭矩 $$= 50 \times 3 = 150 \text{ N}\cdot\text{m}$$。整套传动系统转得更慢,但能输出三倍的转动力。

常见问题

多大的齿轮比才算"合适"?这取决于使用目的——大齿轮比能放大扭矩(例如爬坡或起重时使用),小齿轮比则能提高最高转速。

摩擦会不会降低输出扭矩?会的。真实齿轮存在效率损耗(每级传动通常为 95%–99%),所以实际输出扭矩会比这里显示的理想值略低一些。

可以串联多个齿轮吗?对于齿轮系,把各级齿轮比相乘,就能得到整体的总传动比。

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