Зачем автомобилям шестерни?

Автомобили имеют шестерни, позволяющие двигателю работать с относительно постоянной скоростью, в то время как колеса вращаются с различной скоростью.

Объяснение:

Двигатель, который представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, должен работать в узком диапазоне скоростей (обычно от 1000 до 6000 об/мин), чтобы обеспечить эффективное сгорание и минимизировать износ. Однако колеса должны иметь возможность вращаться в гораздо более широком диапазоне скоростей:от состояния покоя до скорости более 100 миль в час.

Использование передач позволяет двигателю работать на оптимальной скорости, сохраняя при этом необходимый крутящий момент на колесах для движения автомобиля. Трансмиссия, представляющая собой набор шестерен, позволяет водителю выбрать подходящее передаточное число для желаемой скорости вращения колес.

Например, при трогании с места водитель выбирает пониженную передачу (низкое передаточное число), чтобы обеспечить высокий крутящий момент на колесах. По мере ускорения автомобиля водитель может переключаться на более высокие передачи (более высокие передаточные числа), чтобы поддерживать частоту вращения двигателя в оптимальном диапазоне, одновременно увеличивая скорость вращения колес. Тот же принцип применяется при замедлении и подъеме на холм:выбор более низких передач обеспечивает торможение двигателем и увеличивает доступный крутящий момент.

Помимо обеспечения различных передаточных чисел, шестерни также позволяют осуществлять обратное движение за счет изменения направления вращения. Это достигается за счет отдельной передачи в трансмиссии, называемой передачей заднего хода.

В конечном счете, передачи необходимы для автомобилей, поскольку они позволяют им работать эффективно, плавно ускоряться и преодолевать препятствия, такие как подъемы и нагрузки, сохраняя при этом двигатель в оптимальных рабочих условиях.