第63章 傳動機構

在辛廣恩籌辦“水秀書堂”時，劉雲龍在鐵鋪裡用師傅做的各種木器，向鐵匠展示各種傳動機構。

這些鐵匠中除了薄鈺還算精通機械外，其他鐵匠對機械還基本是門外漢。考慮到今後鐵鋪要製作各種機械裝置，這些機械中要用到各種各樣的傳動機構，因此劉雲龍準備給鐵匠們培訓，讓他們學習後世的各種傳動機構。培訓時，劉雲龍把師傅和師弟們一起喊了過來，讓他們一起學習。

他展示的第一種機械運動是四連桿傳動平行傳動，兩個轉動杆的長度是一樣長的。他向鐵匠們解釋道，四連桿機構是最簡單的傳動機構，一個連架杆的軸稱為輸入軸，另一個連架杆的軸稱為輸出軸。轉動輸入軸時，輸出軸會在連桿的帶動下跟著一起運動。但是，由於兩根連架杆是等長的，因此當轉動輸入軸時，輸出軸可能會跟著做同向轉動，也可能做反向運動，也就是說這種連桿機構輸出的運動方向有不確定性。

說完他搖動了輸入軸，把另一個連架杆同向撥動了一下，輸出軸果真同向轉動了。但是，當搖動輸入軸時，把另一個連架杆反向撥動時，輸出軸果真反向轉動了。

他告訴鐵匠們，今後在設計機械裝置時，為了防止輸出運動方向的不確定性，就要避免採用這種等長連架杆的四連桿傳動機構，也即要採用不等長連架杆的四連桿機構。

說完，他把輸出軸的連架杆換成稍短一些的，然後再轉動輸入軸時，輸出軸只會跟著做同向的轉動，而不會做反向轉動。

他展示的第二種機械運動是五連桿機構。

在四連桿機構輸出軸的連架杆與連桿之間再連上一根短一些的連桿，就變成了五連桿機構。

當轉動輸出軸時，輸出軸做的是與輸入軸反向的轉動。

他告訴鐵匠們，這種五連桿機構輸出的運動，與輸入軸的運動方向儘管是一致的，但是輸出的速度並不是一致的，而是帶有規律的波動性。

說完，他又展示了一遍，鐵匠們看到輸出軸的速度果真與輸入軸的速度不一樣，有快有慢，但平均速度是與輸入軸速度一樣的。

他展示的第三種機械運動是搖擺運動。把一個帶有滑槽的木質連桿與鐵鋪製作的兩個一大一小的鏈輪安裝在一起，三個轉軸位於同一條直線上，次序分別是連桿軸、小鏈輪軸和大鏈輪軸。連桿滑槽內的滑塊固定在鏈條的一個銷軸上。當轉動大鏈輪時，鏈條帶著滑塊在滑槽內移動，連桿被帶動著做搖擺往復運動。

他展示的第四種機械運動是利用棘輪讓輪子做單向運動。

在一個棘輪上用一個棘爪卡住，當轉動棘輪時，棘輪只能向沒棘爪卡住的方向轉動，而不能向反方向轉動。

他設計的倒鏈中就使用了棘輪原理。

他展示的第五種機械運動是錐齒輪差動傳動。

這個傳動機構有兩個大錐齒輪、兩個小錐齒輪組成。兩個大錐齒輪，一個有75個錐齒，為輸入齒輪，一個有76個錐齒，為輸出齒輪。輸入齒輪、輸出齒輪都固定在機架的兩端。兩個小錐齒輪都有20個錐齒，用一根傳動軸將這2個小錐齒輪安裝在兩端，並斜著與兩個大錐齒輪連線。

當輸入軸轉動時，傳動軸帶動輸出軸轉動。輸入軸轉動一圈時，轉動了75個齒，傳動軸的兩個小齒輪也轉過了75個齒，在輸出軸的錐齒輪上滾過了75個齒，而輸出軸有76個齒，也就是說輸入軸轉動一圈時，輸出軸還差1個齒沒有轉動。

他告訴鐵匠們，這種機械叫差動減速器，傳動比是76:1，你們看完這次展示後，好好想一想，為啥它的傳動比是76:1。

他展示的第六種機械運動是往復運動。

把一個連架杆透過一個連桿與一個滑桿連線，滑桿伸入一個滑槽內。

當轉動連架杆時，滑桿在連桿的帶動在滑槽內做往復運動。

他告訴鐵匠們，即使連架杆做勻速轉動，滑桿的往復運動並不是勻速的，而是慢、快、慢、快的，有規則的波動性。如果我們把滑桿作為主動杆，連架杆作為被動杆的話，勻速來回拉動滑桿時，連架杆的轉速就不是勻速的，也是呈規則的波動性。

今後的蒸汽機、內燃機都有活塞，都是往復運動，因此劉雲龍必須把這種運動方式告訴鐵匠們。

他展示的第七種機械運動是利用螺線來實現勻速往復運動。

安裝在機架上的是兩個同樣規格的齒輪，每個齒輪的齒輻上刻有兩條反向的等長的螺線槽，兩個齒輪裡的螺線是對稱的。把兩個等長的連架杆一段用軸卡在齒輻的螺線槽內，另一端與連桿相連。當勻速轉動一個齒輪時，另一個齒輪也隨之勻速轉動，卡在螺線槽內的連架杆帶動連桿做勻速運動。由於螺線槽是有一定長度的，因此連桿並不會一直向外做勻速運動，當連桿軸走到螺線的一端時，齒輪並不能繼續轉動，必須反向勻速轉動才能運動，連桿就向內做勻速運動。這樣就實現了往復運動。

薄鈺問道：“你這個齒輻裡的槽叫什麼槽？”

劉雲龍說道：“這種槽叫螺線槽。”

“什麼叫螺線？”

“螺線是一種曲線，在平面中以一根橫軸和垂直軸的交點為定點，以平面中的除定點外的任何一個點為動點，這個動點與橫軸有一個夾角，動點與定點之間有一定的距離。當這個距離隨著與與橫軸間夾角的增加同比例增加時，動點形成的軌跡就稱為螺線。今天給大家展示的螺線叫阿基米德螺線。今後我會給你們中一些讀過書的人仔細培訓的。”