Зубчатые передачи используются человечеством уже как минимум несколько столетий. За это время они претерпели существенные изменения. В наиболее распространенных сегодня зубчатых передачах используются шестерни с эвольвентным профилем зуба. Основные преимущества таких передач: постоянное передаточное число, практически безударная работа, высокая механическая прочность (соотношение ширины ножки зуба к его высоте), частичная замена трения скольжения трением качения:

Эти качества обеспечивают высокий кпд и ресурс зубчатой передачи. В наиболее нагруженных и высокооборотных передачах используют особую разновидность эвольвентных зубчатых колес - косозубые:
Они обеспечивают еще более плавную работу. Вы наверняка обращали внимание на специфическое "жужжание" легкового автомобиля, двигающегося задним ходом? В целях экономии заднюю передачу часто делают прямозубой, отсюда и разница. В целом с расчетом эвольвентных зубчатых передач самостоятельно способен справиться студент-третьекурсник технического вуза, хотя с помощью компьютерных программ разработать передачу и распечатать на домашнем 3Д принтере может практически любой.
Как могли бы выглядеть шестеренки нерукотворные, созданные не человеком? Ответ на это вопрос есть - вот так:

Напоминает довольно первобытные рукотворные шестеренки, на мой взгляд. Форма зубьев такова, словно высокие механические потери и поломки зубьев изначально заложены в конструкцию. Впрочем, использование их в природе тоже недолговечно - они обнаружены у личинок насекомых Issus coleoptratus и служат, как считается, для синхронизации движения пар задних ног при прыжке. Однако в процессе взросления насекомого после линьки зубья... исчезают.
Прецизионными сложно называть не только зубья, но и вообще всю передачу - на видео хорошо видно относительное смещение в зацеплении и неравномерное вращение при начале прыжка насекомого:
Так что рукотворные шестеренки пока побеждают с существенным отрывом.

Комментарий