互为质数的实际意义举例一

一:定义

互为质数:两个或多个数,最大公因数只有1,则称为互为质数。

概念其实比较好理解,怎么判断也基本简单,那么在实际中怎么用呢。

二、举例一

在齿轮的设计中,要求相互啮合的齿轮的齿数,最好是互为质数。

我们用下图来说明:

互为质数的实际意义举例一

图片是一对互相啮合运动的转子,其工作过程和齿轮啮合接近,由于齿数少,比较好举例。
左侧为阳转子,右侧为阴转子,阳转子通过转动带动阴转子一起转动,完成工作。
假设:
阳转子4个齿分别是,1、2、3、4。与其配合的阴转子6个齿槽分别是1、2、3、4、5、6。
我们来看一下啮合的过程:

阳转子 阴转子
1 1
2 2
3 3
4 4
1 5
2 6
3 1
4 2
1 3
2 4
3 5
4 6
1 1

互为质数的实际意义举例一

我们对比一下另外一个设计的转子,这对转子采用的是5:6设计
我们假设与刚才相同:
阳转子5个齿分别是,1、2、3、4、5。与其配合的阴转子6个齿槽分别是1、2、3、4、5、6。
我们来看一下啮合的过程:

阳转子 阴转子
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
1 6
2 1
3 2
4 3
5 4
1 5
2 6
3 1
4 2
5 3
1 4

对比:

我们关注阳转子1号齿的啮合过程,4:6的转子啮合中,1号齿与1、3、5号槽啮合,不与2、4、6号槽啮合;5:6的转子啮合中,1号齿分别与所有槽依次啮合。
4:6不是互为质数,5:6是互为质数。

互为质数的应用场景一:能够保证相互啮合的齿轮,齿与齿之间依次啮合,避免比如刚好啮合的两个齿之间都有一些加工误差,导致齿轮加速失效。

三、其他

在转子的生产中,需要对生产完成的一对转子在使用之间,在设备上模拟啮合场景,进行啮合间隙的检查,那么需要检查多少个间隙才能完成所有的啮合情况呢。
1)对于互为质数的情况,需要检查30次,30也是5和6最小公倍数。
2)对于不互为质数的情况,需要检查12次,12是4和6的最小公倍数。但是 12次检查完所有的啮合情况了吗?由于在装配时,我们没有要求某个齿与某个槽相对应,所以,如果需要检查所有可能情况,我们还需要人工调整一次,再检查12次啮合。
在编制工艺时,我们需要注意。

一点感想:

互为质数,最小公倍数的概念并不难理解,我们在小学基本就能掌握计算方法了,可以真的到实际问题,如果把实际问题抽象成数学问题,才能真正的解决问题。