书城科普读物探索机器人的世界(海洋与科技探索之旅)
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第3章 齿轮传动的规律

齿轮是现代机械中应用最为广泛的传动机构,用于传递运动和动力。公元前300多年,古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中,阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的内容。中国古代发明的指南车应用了整套的轮系,有效地利用了传动原理,可以起到事半功倍的效果。制作机器人时要如何利用齿轮实现传动呢?一起来学习齿轮的传动规律吧。

制作机器人时,我们可以利用齿轮来改变轮子与轴之间的转动速度和扭力。

齿轮.正面图齿轮用圆形表示,轮上的齿用点划线(介于实线与虚线间的一种线)来表示。图中的箭头表示齿轮旋转的方向。

.俯视图齿轮用矩形框表示,齿用竖直线隔开,轴用竖线表示。点和叉表示齿轮旋转的方向,左边矩形框内的“·”表示齿轮左边的齿从纸内向纸外垂直纸面运动,右边框内的“×”表示齿轮右边的齿由纸外向纸内垂直纸面运动。

齿轮传动一般来说,很少使用单个的齿轮。齿轮传动装置一般至少有两个啮合的齿轮。两个不同齿的齿轮可以组装到一起,齿和齿需要紧密咬合在一起。

根据齿轮组合的特点可以采用多种方式改变轮子和轴的转动速度。齿轮组合的特点如下:

.主动轮和从动轮主动轮是直接由发动机带动的齿轮,一般情况下,一组齿轮传动装置中只有一个主动轮,其余齿轮为从动轮。

.齿轮旋转的方向从主动轮开始计数,单数的齿轮是一个方向(如顺时针),双数的齿轮是另一个方向(逆时针)。也就是说,相邻齿轮的旋转方向相反,相间齿轮的旋转方向相同。由此可知,齿轮可以改变轮子的转动方向。

.变速比变速比是传动机构中输入速度与输出速度的比值,与主动轮和从动轮的齿数比值成反比。如主动轮40齿,从动轮8齿,此时的变速比则为1:5。所以可以说,大齿轮带动小齿轮传动为加速传动,反之则为减速传动。

.惰轮在主动轮与从动轮之间添加的齿轮称为惰轮,它与变速比无关。惰轮可以改变传动的位置,也可以改变传动的方向。但是其结构复杂,容易损坏,而且在传动中较损失能量,工业计算中,一级惰轮一般可损耗总能量的10%。

.传动齿轮组合的平面图示法(1)两相连齿轮正面图各个轮的点划线要与相邻的轮相切。

(2)两齿轮俯视图.180°传动B.90°传动(3)异轴连接的多齿轮俯视图(4)同轴连接的多齿轮俯视图思考1:请同学们思考并画出这个传动齿轮组合中②③④⑤⑥的方向。

小车拔河比赛活动任务能熟练地运用齿轮来进行传动,并能更深入地理解齿轮的功能。

活动准备乐高各种零件、RCX、马达、电池、导线等。

活动步骤.利用器件搭建一辆你认为理想的小车模型,将大齿轮接在马达上,与车轮轴上的小齿轮相啮合,带动车轮转动;再搭建一个外形基本相同的小车,用小齿轮带动大齿轮,再带动车轮转动。

.利用乐高软件给两辆小车的马达设置相同的转速。

比赛规则:由黑线将场地平分为两边,将两辆小车拴在一条线上,以黑线为中线一边放置一个,使它们与黑线保持同样的距离。如果一方被另一方拉过黑线(小车的任何部位过线即可),比赛即结束。场地可参考图15。

.将猜测结果与实验结果作比较,看看你的猜测是否正确。

思考2:齿轮传动中,惰轮的主要作用是改变力量的大小,改变速度的快慢,还是改变旋转的方向实践课堂检测.当8齿齿轮作为主动轮带动24齿齿轮工作时,它们实现的是工作,变速比是().加速,1:3B.减速,1:

.加速,3:1D.减速,3:

.当大齿轮作为主动轮带动小齿轮工作时,大齿轮顺时针转动,小齿轮的转动方向是().顺时针B.逆时针评估活动1中可先进行组内比赛,然后在每个小组的第一名之间进行比赛,最后选出获胜的小组。活动2中,查找或探究实验结束后,各小组展示成果并进行汇报,让学生对结果进行评价。

知识链接信息西觅亚科技:http://www.semia.com答案与提示阅读与思考思考1:五个位置的方向应为:×·×·×实践与思考思考2:惰轮可以改变传动的位置,也可以改变传动的方向,所以惰轮的主要作用是改变旋转的方向。

检测与评估检测。