問(wèn)題的提出
　　
　　我在學(xué)習(xí)物理時(shí)，知道了皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，并明白了皮帶傳動(dòng)能夠產(chǎn)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將力從一個(gè)傳動(dòng)輪傳到另一個(gè)傳動(dòng)輪上面，這種傳動(dòng)方式允許通過(guò)不同直徑的皮帶輪來(lái)改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。而齒輪傳動(dòng)則是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比較精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大。但是制造齒輪需要有專門(mén)的設(shè)備，嚙合傳動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生噪聲。我忽然想起了初二物理所學(xué)的磁極間相互作用——“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的規(guī)律，記得老師在講課時(shí)，將一塊磁鐵放在桌面上，另一塊放在桌面下，移動(dòng)下面的磁鐵，上面的那塊就能跟著運(yùn)動(dòng)，能不能利用這個(gè)原理來(lái)制造一個(gè)傳動(dòng)器呢?
　　
　　項(xiàng)目的研究過(guò)程及結(jié)論
　　
　　我用兩塊異名的磁鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，另一塊也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。我將多塊磁鐵，交錯(cuò)磁極緊密地分別貼在兩個(gè)膠輪上，制成一個(gè)磁力傳動(dòng)器，但發(fā)現(xiàn)兩輪之間的吸引力不夠強(qiáng)，后來(lái)將兩塊磁鐵隔開(kāi)(間隔的距離略小于磁鐵的寬度)，少用了磁鐵，兩輪間的吸引力反而強(qiáng)了，從而制成了圖1所示的磁力傳動(dòng)器。
　　用搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪時(shí)，從動(dòng)輪也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪是反向旋轉(zhuǎn)的。要想測(cè)出兩輪的轉(zhuǎn)速，因?yàn)橛檬謸u動(dòng)，只能實(shí)現(xiàn)低速轉(zhuǎn)動(dòng)。后來(lái)在老師的指導(dǎo)下，增加了小電動(dòng)機(jī)、整流器、調(diào)速器，并在膠輪的軸上安裝了軸承，減小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦。當(dāng)小電動(dòng)機(jī)帶著主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高速無(wú)接觸的磁力傳動(dòng)。為了測(cè)出主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，我將舊錄音機(jī)的計(jì)數(shù)器安裝在主動(dòng)輪上，測(cè)出主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)，再測(cè)量出時(shí)間，就能計(jì)算出轉(zhuǎn)速。對(duì)于從動(dòng)輪的負(fù)載，我是通過(guò)用改裝彈簧測(cè)力計(jì)壓在從動(dòng)輪上來(lái)測(cè)量的，每次測(cè)出的數(shù)據(jù)都不相同，誤差很大。
　　為了測(cè)量出更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我將這個(gè)磁力傳動(dòng)器重新改造。改造后的傳動(dòng)器如圖2。
　　改造后的磁力傳動(dòng)器有主動(dòng)輪一個(gè)，從動(dòng)輪一大一小。主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的磁鐵裝置如圖3(圖中的磁鐵只畫(huà)出外面的磁極，內(nèi)面的磁極沒(méi)有標(biāo)出)，兩個(gè)從動(dòng)輪都裝在導(dǎo)軌上，能夠移動(dòng)改變主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間的距離。主動(dòng)輪由小電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，在從動(dòng)輪上增加負(fù)載輪測(cè)量負(fù)載，加裝電流表和電壓表分別測(cè)量小電動(dòng)機(jī)所用的電流、電壓，從而可以計(jì)算出小電動(dòng)機(jī)的功率，可以研究轉(zhuǎn)速與小電動(dòng)機(jī)功率的關(guān)系。要測(cè)出這個(gè)傳動(dòng)器的機(jī)械效率，我參照測(cè)量摩擦力實(shí)驗(yàn)，利用測(cè)量大動(dòng)輪的負(fù)載輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力和大從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算出大從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)功率，從而計(jì)算出機(jī)械效率。
　　對(duì)于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，我先利用跑車(chē)的速度計(jì)來(lái)測(cè)量。當(dāng)主動(dòng)輪、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速都較低時(shí)可以測(cè)量出轉(zhuǎn)速；但當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，卻不能顯示。于是我請(qǐng)輔導(dǎo)老師幫我買(mǎi)回一個(gè)測(cè)速器，從測(cè)速器的示數(shù)可以知道主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得幾種不同條件下主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)。分析結(jié)果后可得出以下一些結(jié)論。
　　◇主動(dòng)輪與從動(dòng)輪距離一定、沒(méi)有負(fù)載時(shí)，小電動(dòng)機(jī)的功率增大，各個(gè)輪的轉(zhuǎn)速也隨著增大，各個(gè)輪的轉(zhuǎn)速乘以各輪的磁鐵塊數(shù)的乘積幾乎相等。
　　◇主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的距離在一定范圍內(nèi)增大或減小對(duì)轉(zhuǎn)速影響不大，但轉(zhuǎn)速隨小電動(dòng)機(jī)的功率增大而增大。小電動(dòng)機(jī)功率不變時(shí)，負(fù)載輪的重量在可承受的范圍內(nèi)增加，對(duì)轉(zhuǎn)速?zèng)]有影響。
　　◇機(jī)械效率隨著小電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速的增大而增大，但增大是有限度的。主動(dòng)輪還要帶動(dòng)小從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以效率會(huì)低些。
　　◇主動(dòng)輪與從動(dòng)輪問(wèn)的距離是有限度的。這個(gè)缺點(diǎn)可以通過(guò)加強(qiáng)磁力改進(jìn)。
　　在測(cè)試過(guò)程中，我還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：一是當(dāng)關(guān)閉電源后，電壓表還有示數(shù)顯示，說(shuō)明了小電動(dòng)機(jī)在此時(shí)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)發(fā)電，慣性是不是具有能量呢?二是如果從動(dòng)輪帶有負(fù)載，當(dāng)主動(dòng)輪停止后，從動(dòng)輪會(huì)轉(zhuǎn)很久才停下來(lái)，當(dāng)時(shí)我知道肯定與慣性有關(guān)，但還不明白是什么原因。后來(lái)經(jīng)老師指導(dǎo)上網(wǎng)查閱才明白：這是高中才會(huì)講到的知識(shí)，物體的慣性具有能量，能量的大小還與質(zhì)量有關(guān)。
　　
　　項(xiàng)目的應(yīng)用
　　
　　這個(gè)裝置的小傳動(dòng)輪裝在一個(gè)密封的容器里，能跟隨從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明這個(gè)磁力傳動(dòng)器能徹底解決某些機(jī)械裝置中存在的密封泄漏問(wèn)題。
　　磁力傳動(dòng)器是利用磁極問(wèn)的相互作用，實(shí)現(xiàn)力矩?zé)o接觸傳遞的裝置，與機(jī)械傳動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn)是：磁力傳動(dòng)器的傳動(dòng)輪和被傳動(dòng)輪不相互接觸，可以將傳動(dòng)輪和被傳動(dòng)輪分別安裝在不同的容器或房間，同樣可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。因此，磁力傳動(dòng)器能應(yīng)用于對(duì)密封有特殊要求的環(huán)境，如電鍍液、化學(xué)液、純水循環(huán)過(guò)濾機(jī)等。
　　
　　前景分析
　　
　　磁力傳動(dòng)主要依靠磁鐵產(chǎn)生高強(qiáng)度的磁場(chǎng)，而高強(qiáng)度磁場(chǎng)的產(chǎn)生，必須使用高性能永磁材料——稀土。我國(guó)是世界上稀土資源的大國(guó)，儲(chǔ)藏量占全世界已探明儲(chǔ)量的80％以上，開(kāi)發(fā)、運(yùn)用磁力傳動(dòng)器，可有力地推動(dòng)我國(guó)稀土資源的開(kāi)發(fā)和利用，充分發(fā)揮我國(guó)得天獨(dú)厚的材料優(yōu)勢(shì)。
　　
　　收獲與體會(huì)
　　
　　在這次課題研究中，我經(jīng)歷了研究、設(shè)計(jì)、制作的全過(guò)程，初步了解到如何開(kāi)展工程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，我的創(chuàng)新精神得到了培養(yǎng)，在制作中，我的動(dòng)手能力也有所提高。我從中體會(huì)到凡事要實(shí)事求是、循序漸進(jìn)，不可急功近利，并且要有持之以恒的堅(jiān)定信