| 词条 | 轮轴 |
| 释义 | § 定义 由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械，叫做轮轴。 1 [1] § 实质 能够连续旋转的杠杆，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速。 § 平衡条件 如图所示，R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，根据杠杆的平衡条件有：F1R=F2r （动力×轮半径=阻力×轴半径）。 2 外环叫轮 内环叫轴。轮轴两个环是同心圆。 由上式可知：当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆；动力作用在轴上则轮轴为费力杠杆。 所以轮和轴的半径相差越大则越省力，但越费距离。 像马车,门把手,方向盘和推车这样的轮轴是最简单的，没有动力传递，动力车辆的轮轴就复杂得多。当然扳手也是. 以汽车为例，动力不是简单的传递轮轴，如果是那样，汽车就不能拐弯，在汽车轴的中间，有一个“差速器”，在通过两个半轴给左右车轮传动，这样在汽车拐弯时，两边车轮行驶的距离才能不同。人力三轮车的后轴，为了拐弯，一个后轮和轴是固定的传递动力，另一个后轮是可以和轴转动的，用以差速拐弯。 在用轴带动轮时，如皮带轮的运动，不仅可以传递动力，还能改变转速。 定义：由轮和轴组成，能绕共同轴线轮与轴的简单机械叫做轮轴．半径较大者是轮，半径较小的是轴． 轮轴的原理 轮轴的实质是可以连续旋转杠杆．使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径． 由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮时，轮轴为省力费距离杠杆（下面的第一幅图），实际的例子：有自行车脚踏与轮盘（大齿轮）是省力轮轴．当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆（如下面的第二幅图），实际的例子有：自行车后轮与轮上的飞盘（小齿轮）、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用． F1R=F2r 轮轴是一种省力的简单机械。（轮半径大，轴半径小，所以省力） 轮轴的应用 日常生活中常见的辘轳、绞盘、石磨、汽车的驾驶盘、手摇卷扬机、自来水龙头的扭柄等都是轮轴类机械． 轮轴在水利中的应用 在农业灌溉中人们除了使用如下图所示的辘轳外，还发明了许多的水利工具如水泵水车等．它们中有很多都结合了轮轴的原理． 古希腊时期的阿基米德是有史以来最早的水泵发明者．阿基米德出生于公元前287年的希腊叙拉古城．当时的叙拉古经济空前繁荣，科学研究之风甚浓，城里的许多人对哲学、几何学等颇有研究．他们喜欢辩论，把这当做学习的机会，阿基米德从小生活在这种氛围之中，养成了喜欢思索、喜欢学习的良好习惯． 当时处于尼罗河河口的亚历山大城，是地中海东部政治、经济、文化的中心，那里聚集了许多第一流的科学家．好学的阿基米德也来到亚历山大城，在这里学习数学、天文学和力学．一个星期天，阿基米德和同学们一起乘木船，在尼罗河上缓缓地行驶，两岸旖旎的风光让他目不暇接．忽然，他看到一群人在用木桶拎水，便问道：“他们干嘛要拎水?” “河床地势低，农田地势高，农民只好拎水浇地了．”一位当地的同学告诉他．“这样拎水的效率太低了，浇一丘田不知要拎多少桶．”阿基米德心中产生了对农民的同情心．那位同学不以为然地说： “祖祖辈辈，人们都是这样做的．你有什么好办法?” 回去后，阿基米德的眼前总是闪现出农民拎水时吃力的样子．“可不可以让水往高处流呢?”阿基米德开始思考这一问题．渐渐地，在阿基米德的脑海中产生了一个设想：“做一个大螺旋，把它放在一个圆筒里．这样，螺旋转起来后，水不就可以沿着螺旋沟带到高处去了吗?” 阿基米德立即根据这一设想，画出了一张草图．他拿着这张草图去找木匠，请求师傅帮他做一个用于泵水的工具．”经阿基米德的指点，木匠制出了一个怪玩意儿．阿基米德将这个东西搬到河边，并把它的一头放进河水里，然后轻轻地摇动手柄．“咕噜噜”，只见河水在摇动手柄的同时，从怪东西的顶端不断地涌出来．水，果然往高处流了． 前来围观的农民，被这神奇的东西迷住了．他们纷纷赞扬阿基米德为农民做了一件大好事．不久，这种螺旋水泵在尼罗河流域，乃至更广大的范围流传开了．人们把这种水泵称为阿基米德螺旋泵．直到现在，一些现代工厂仍然使用这种阿基米德螺旋泵来移动流质和粉物． 在螺旋水泵问世后不久，我国也发明了一种抽水工具——龙骨水车．据说是东汉灵帝时的毕岚发明的．这种水车的主要装置是一个木板制成的槽，槽内相隔一定的距离放置瓦片大小的木块，这些木块通过销子连结起来．整个样子像龙的骨架，因此得名．使用时，人扶着水车顶端上的木架，用脚踩动拐木，就带动下面的木块沿着木槽往上移动，由此把水提上岸；而后木块又往木槽的背后往下移动，直至绕过下端的轴，重新刮水．后来，有人又对龙骨水车进行改进，发明了“畜力龙骨水车”、“水转龙骨水车”． 编辑本段宇航外星探测设备“轮轴” “轮轴”(Axle)。 “轮轴”(Axle) “轮轴”是美国宇航局给类似于“轮轴”的新型外星车所起的名字。“轮轴”看上去非常简单，仅由一个两侧装有轮子的圆柱体组成。这也是美国宇航局新型外星车最简单的，但是其功能不容小觑。轮子能够翻越过半米高的岩石，而且由于其结构非常对称，“轮轴”外星车免除了外星车在陡峭山坡上最大的烦恼：翻车。Axel的机械臂可以绕轮轴进行360度旋转。机械臂的用途是收集土壤样本，并在遭遇复杂地形时为轮子提供推动力。美国宇航局工程师沃尔普说，“纵使它翻了个底朝天也不要紧，因为底朝天就是头朝上，只不过是翻了个个儿”。 同“登山者”一样，轮轴外星车通过绳索和悬崖顶部的较大的外星车连接。绳索可以卷绕，“轮轴”能探索对未系绳机器人来说太过陡峭而无法到达的区域。只不过“轮轴”外星车更为皮实，能够承受更大的考验。 “轮轴”的轮子能够收起或充气，在着陆时能够缓冲很大的冲击力。 美国宇航局曾对“轮轴”的工作样式进行过模拟实验。“轮轴”从宇航局“凤凰”号登陆器实体模型的顶部甲板启程，利用绳索向下“攀爬”一个露出地面的岩层， 途中遭遇多岩地形。 其机械臂尾端可以摆动，“轮轴”很顺利地取回土壤样本装进连接两个轮子的圆柱体中。接下来只需要通过绳索把“轮轴”摇回来即可。 |
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