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轮轴本文重定向自 輪軸

起重辘轳英语windlass是典型轮轴的应用

轮轴是六种简单机械之一,是文艺复兴时期的科学家绘制希腊时期的科学文献时所识别出来的。轮轴可视为是的组合,二者一起旋转,力可以从轮传递到轴,也可以从轴传递到轮。一般会用轴承固定轴的位置,而又使轴可以旋转。

亚历山大的希罗将轮轴列为五个可以提升重物的简单机械之一。一般认为他所指的是起重辘轳,可以回转把手,以省力的方式用绳子将重物提高,例如将井里的水桶提到井口。

轮轴可视为另一种特别的杠杆,其施力是和轮轴的切线平行,轮轴的中心为其支点。轮轴的机械利益是其施力位置距轮轴中心的距离比值,也是轮的半径和轴的半径的比值。

轮轴有二种用途,一种是在轮上施力,是省力的机械,但较费时(例如门把和鱼竿的卷线器),另一种是在轴上施力,是省时的机械,但较费力(例如脚踏车的后轮或汽车的传动轴)。

轮轴和滑轮都属于简单机械,而且两者都是由绕着中心轴旋转的圆轮组成。轮轴中强调的是轮和轴之间施力的关系,也常会将数个大小不同的轮放在同一轴上,绕同一轴旋转;滑轮中的圆轮边缘有凹槽,上面会缠绕绳索,再拉到其他的滑轮,主要是透过绳索在各滑轮中传递力及动能。

原理

轮轴可以被看成圆形的杠杆,其原理可以根据杠杆平衡条件来分析。

设轮(通常是较大的那个)的半径为,施加在轮上的力为;轴(通常是较小的那个)的半径为,施加在轴上的力为,则根据杠杆平衡条件,有

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应用

参考资料

  1. ^ Wheel and Axle, The World Book Encyclopedia, World Book Inc., 1998, pp. 280-281
  2. ^ Usher, Abbott Payson. A History of Mechanical Inventions. USA: Courier Dover Publications. 1988: 98. ISBN 048625593X.
  3. ^ Elroy McKendree Avery, Elementary Physics, New York : Sheldon & Company, 1878.
  4. ^ Bowser, Edward Albert, 1890, An elementary treatise on analytic mechanics: with numerous examples. (Originally from the University of Michigan) D. Van Nostrand Company, pp. 190

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