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第64章 渐开线齿轮(庆春节及推荐票满千,今明两日十更,此为第一更) (第2/2页)
这一点就必须重视起来了。 如果把轮齿做成弧形的,就能改善这样的卡顿,但是具体应该是怎样的弧形?简单的圆形?还是特殊的椭圆?还是抛物线或者别的曲线? 历史上的机械学家早就用几何学计算出了最佳方案,那就是渐开线曲线。(此处省略若干字)。 以渐开线为形状制造的两个齿轮,可以始终稳定地啮合在一起,把齿轮传动变得像两根传动轴直接摩擦传动一样顺滑。 这是工科人士的常识,但是常识归常识,后世又不用亲自制造齿轮,只要选择合适的齿轮买回来组装就行了,所以渐开线这些知识考完试就还给老师了。工业部的这群二把刀们,虽然一个个都知道渐开线齿轮的必要性,但楞是一个记得渐开线是什么的都没有,更别说如何制造了。所以之前机械组制造的机械,都尽量避开齿轮传动的设计,实在无法避免的时候,才拿直齿齿轮凑合一下,在傻大粗黑的时代也勉强能用了。 但这终究不是长久之计,机械组的组长孙清南从去年开始就在试图推导渐开线的原理。他几乎从欧几里得几何学开始,把整个古典几何学体系重新推导了一遍,为东海觅天台和文化部贡献了不少教材。到了今天,终于把渐开线原理推导出来了! 当公式写在纸上的时候,才发现一切居然是这么简单。就连曾经发怵的加工方式,也只不过是一把直齿的滚刀罢了。 …… 十六天后,东山工坊。 “老孙,你们这刀怎么就一个齿啊?”季国风指着一台简陋的机械,转过头来问孙清南。 “没办法,我们的加工水平你还不清楚?想做出后世那种多齿的花式滚刀几乎是不可能的,只能先做一个齿,多转几圈吧。”孙清南耸耸肩,无奈地说。 工坊中今天挤了不少人,工业部几乎全来围观机械组的第一次渐开线齿轮加工了。这些天来,机械组777工作,好不容易拼出一台齿轮加工机械。这齿轮加工说起来简单,做起来难,要保证刀具和工件按一定的速比相对转动,实在是不容易,机械组不得不采用了不少旧式的直齿轮,误差很大,只能勉强实验用。 孙清南拿出一片穿孔的木圆片,固定在一根转轴上,然后转动起齿轮机右侧的动力转盘来。转盘带动机械内部的齿轮组,使上方的刀具快速旋转起来,而下方的木圆片则缓慢地转动着。两者转动方向互相垂直,接触后,刀具很快在木片上切出一个小口,然后快速转动切割不断将切口扩大。过了一会儿,随着动力转盘的不断转动,木片上一个个轮齿渐渐显现出来,有了齿轮的模样。等到木片转完一整圈,齿轮差不多就成型了,但孙清南继续转着让刀具对它进行修整,一直让它转了三圈,才取下来,交给围观群众传看,又开始加工第二个木齿轮。 由于机械的精度问题,这个木齿轮很不完美,轮齿边缘很粗糙,偶尔还能找到两个小缺口,仔细看的话,每个齿的大小都略微有些区别。但即使是这样的齿轮,也比之前粗制滥造的直齿齿轮强多了。等孙清南加工出第二个木齿轮之后,季国风把两个齿轮套到两根轴上,然后靠近相互啮合,随意拨了一下,两个齿轮顺滑地转动起来,围观群众禁不住鼓起了掌。 由于加工技术和材料的限制,机械组现在只能加工容易切削的木齿轮,而且精度还不怎样。下一步,他们计划批量加工一批,选出最好的,用这些刚加工出的渐开线齿轮去替代齿轮加工机中的直齿齿轮,以提高加工精度,之后再把这个过程重复几次,等到精度提升到一定程度之后,再尝试加工软金属例如铜质的齿轮。铜齿轮的稳定性将比木齿轮有较大的提升,到时候可以再次回头提升加工机械的精度,之后再用来制造更精确的刀具和齿轮。 这样反复迭代的过程可能要持续数月甚至数年,直到做出高效率的刀具和加工机械、培养出熟练的工匠之后,渐开线齿轮才能大量采用。 虽然痛苦、漫长又无奈,但这就是工业发展的必经之路啊。