Question

汽车换挡工作原理图

Answer 1

汽车换挡原理图：

1、螺母中心点到扳手末端的距离是0.1米。转动扳手需要用到的力是2牛。则转动这枚螺丝的力矩为：M=F*L=2*0.1=0.2牛\/米现在增加扳手长度至0.2米，同样握住末端转动扳手，需要用多少力呢？F=M\/L=0.2\/0.2=1牛可见力臂增加一倍，同样效果，力减少一半。力矩的大小说明了，达到同一效果，要更省力的话需要增加多少施力距离来实现，同理要更节省施力距离的话，需要施加多大力来实现；

2、假设现在有台只有1挡及5挡两个挡位的汽车。上图中橙色转动杆为动力输入端，它与蓝色齿轮中心固定带动蓝色齿轮转动。灰色转动杆与绿色齿轮中心固定，末端与车轮连接，其转动会带动车轮滚动。当1挡时，小的蓝色齿轮与大的绿色齿轮对接。下图为横截面图可以看出蓝色齿轮转动一圈，绿色齿轮才转半圈，其带动的轮子滚得比较慢，车速较慢。这时施力点在左端箭头处，红色双箭头线为力臂的长度。在力矩既定的情况下，力臂较长能产生较大的驱动力，车子可以拉动重物或上坡，但以牺牲速度为代价；

3、这时大的蓝色齿轮与小的绿色齿轮对接。从上图看出，蓝色齿轮旋转一圈，它可以带动绿色齿轮旋转两圈，同样的输入动力，车速较快。施力点在红色箭头左端，可以看出对比1当时红色双箭头力臂要短，力矩既定的情况下得到了较快的车速但车子的驱动力却降低了。

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