乐高机器人—齿轮篇
乐高齿轮基础教程
乐高齿轮基础教程乐高齿轮是乐高积木中的重要元素之一,它能够将动力传递到不同的部件,使得模型能够运转起来。
在乐高机器人和工程学习中,齿轮也是一个非常关键的组成部分,可以帮助孩子们了解机械传动的原理和运作方式。
本文将为大家介绍乐高齿轮的基础知识和使用技巧,希望可以帮助大家更好地理解和应用这一元素。
1.乐高齿轮的类型乐高齿轮主要有两种类型:直齿轮和斜齿轮。
直齿轮是最常见的类型,它们的齿轮轮廓是直的,可以互相咬合传递动力。
而斜齿轮则是将动力传递到其他部件的常用元素,通过斜坡的设计,可以将动力传递到其他方向。
此外,乐高还有其他类型的齿轮,如蜗轮、双齿轮等,它们在不同的场合下有着不同的应用方式。
2.齿轮的尺寸和齿数乐高齿轮的尺寸和齿数非常多样化,可以根据实际需要选择适合的齿轮来完成构建。
一般来说,齿数越多的齿轮传递动力效果更加平稳,但速度会相对较慢;而齿数较少的齿轮可以传递更高的速度,但效果可能不如相对平稳。
在进行构建时,需要根据具体的需求来选择合适的齿轮组合。
3.齿轮的咬合方式为了使齿轮能够更好地传递动力,需要保证它们的齿轮咬合是正确的。
一般来说,齿轮的齿数要能够整除对方的齿数,这样才能够确保两个齿轮能够良好地咬合在一起。
此外,还需要确保齿轮的轴线能够保持平行,这样才能够确保动力的传递效果。
4.齿轮的应用技巧在进行机械传动的构建时,乐高齿轮是非常重要的元素,可以通过不同的组合方式完成各种不同的机械传动效果。
例如,可以通过中间轴和多个齿轮的组合来实现不同速度的传递,也可以通过蜗轮和斜齿轮的结合来改变传动的方向等。
此外,还可以将齿轮和其他元素如皮带、链条等结合使用,来实现更加灵活和多样化的传动效果。
在构建过程中,需要灵活运用各种乐高元素,找到最适合的组合方式来完成设计。
总的来说,乐高齿轮是乐高机器人和工程学习中的重要元素之一,通过了解其基础知识和应用技巧,可以帮助孩子们更好地理解机械传动的原理和方法,培养他们的创造力和动手能力。
乐高齿轮详解
前言:译者的话这是一篇偶然为之的译文,原因是我在镇上搜齿轮相关的文章,搜到了一篇乐高中文爱好者翻译自Sariel.pl的文章《Scaling Tutorial for Vehicles》(“按比例缩放搭建乐高车辆模型教程中文版”),而作者在他的原文中提到了他另一篇教程,也就是本文《Gears Tutorial》(首次发表于2009年9月29日),一时兴起,也想多了解点乐高齿轮的知识,就动手翻了,由于入科技坑时间尚短,有些专用术语翻得不够妥帖,也请各位前辈指正。
另外,原文中引用的一些连接在译文中也有体现,但引文中的内容无力一一翻译,欢迎有兴趣的玩家接力。
转载本译文请注明出处及译者,本人不同意任何商业用途的转载或发表。
by Jeroo 2013.12.11 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 正文这是一篇详细的关于乐高齿轮的介绍,如何应用它们的一些基础机械准则,以及它们的优缺点。
本文作于2010年2月19日。
当我描述我的作品或点子,以及它们的功能时,我假设本文的读者应当具备基础的机械及齿轮运行知识。
不过这个假设貌似有时候是错的,当这种(错误假设的)情况出现时我会有挫败感,但我没有理由去忽略这部分没有充分了解齿轮如何工作的读者,或者去否认搭建乐高科技系列带给他们的快乐。
基于此,我准备了这个教程,覆盖了我所有关于齿轮的认知并且尝试用菜鸟的认知角度去描述。
我希望这个教程可以同时帮到初学者和有经验的乐高玩家,为更加清晰我会分两部分来分别描述。
目录1.齿轮简介2.基础理论3.齿轮的种类4.传动比5.传动效率6.齿轮啮合间隙7.附录1.齿轮简介齿轮有什么用?一个非常常用的回答是:将动力从发动机传递到最终的机械装置。
这是对的,但并不全面。
齿轮的最终目的是将发动机的特点通过最佳方式改造成我们想要的样子。
乐高齿轮二级减速原理
乐高齿轮二级减速原理
乐高齿轮是乐高积木中常用的组件之一,它可以实现机械运动的传递和转换。
在乐高机器人的设计中,齿轮的运用尤为重要。
二级减速是乐高机器人设计中常用的一种减速方式,它可以将高速旋转的电机减速并转换成大力矩的低速输出。
二级减速的原理是利用两个齿轮的不同大小来实现转速的减速。
较小的齿轮转速较快,而较大的齿轮转速较慢,两者之间的比例就是减速比。
通过将一个电机转子与一组两个不同大小的齿轮相连,可以实现高速旋转的电机输出低速大力矩的运动。
在乐高机器人的设计中,二级减速的应用非常广泛。
例如,在机器人手臂的设计中,需要通过减速使电机输出大力矩,这样机器人的手臂就可以承载更重的负荷。
此外,在竞赛中,机器人需要完成一些需要高精度控制的任务,这时候就需要利用二级减速来实现机器人的准确运动。
总之,乐高齿轮二级减速原理是乐高机器人设计中非常重要的一部分,它可以实现高速旋转的电机输出低速大力矩的运动,为机器人的设计和控制提供了强有力的支持。
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乐高机器人最简单的拼法
乐高机器人最简单的拼法乐高机器人是一种创意教育玩具,它能够帮助孩子们学习基础的编程和机器人控制技能。
在乐高机器人的世界里,有许多不同的拼法可以让孩子们体验到乐趣和学习的乐趣。
下面介绍一种最简单的乐高机器人拼法。
我们需要准备一些乐高积木。
这些积木包括不同形状和尺寸的积木,如长方体、正方体、圆柱体等。
我们还需要一些连接件,如轮胎、齿轮等。
这些积木和连接件可以通过拼插的方式组合在一起,形成不同的机器人结构。
接下来,我们可以开始组装机器人的身体部分。
首先,将两个长方体积木并排放置,作为机器人的主体。
然后,在主体的上方和两侧分别放置两个正方体积木,作为机器人的头部和手臂。
在头部的正方体上方,可以再放置一个正方体积木,作为机器人的头顶。
接着,我们可以为机器人安装一对轮子,使其能够移动。
将两个轮子连接到主体的底部,确保它们可以自由旋转。
此外,还可以在轮子旁边的侧面安装一对小齿轮,以便后续添加电机时可以更好地控制机器人的移动。
现在,我们可以为机器人添加一些感应器,使其能够感知周围的环境。
常见的感应器包括触碰传感器和颜色传感器。
触碰传感器可以用来检测机器人是否碰到了障碍物,而颜色传感器可以用来识别不同颜色的物体。
将感应器连接到机器人的主体上,并确保它们能够准确地感知到周围的环境。
我们可以为机器人添加一些动作和功能。
可以通过添加电机和程序来控制机器人的运动和行为。
电机可以用来驱动轮子和其他机械部件的运动,而程序则可以用来控制机器人按照特定的指令执行相应的动作。
通过编写简单的程序,我们可以让机器人前进、后退、转向等各种动作。
通过以上的步骤,我们就成功地组装了一台最简单的乐高机器人。
这个机器人可以感知周围的环境,并按照我们的指令执行不同的动作。
通过探索和编程这个机器人,孩子们可以培养创造力、逻辑思维和解决问题的能力。
乐高机器人的拼法有很多种,每一种拼法都可以创造出不同的机器人形态和功能。
孩子们可以根据自己的兴趣和想象力,自由组合乐高积木,创造出属于自己的独特机器人。
乐高第3课齿轮传动——风扇教学案
第3课齿轮传动——风扇教学案、提出问题当夏天到来时,天气很热,我们经常会打开电风扇来解热,电风扇可以说是我们在夏天里的“小伙伴”,现在就让我们动手来制作一个风扇吧!二、联想如图3-1和图3-2所示,想一想生活中的风扇是什么样子的?风扇都有什么特点呢?图3-1风扇1 图3-2 风扇2三、要求:风扇制作1.风扇有扇叶并且可以转动2. 利用齿轮传动加快扇叶转动3.稳定的放在桌面上四、构建技能牌:齿轮齿轮的作用:齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件,通过齿轮的传动还可以改变输出的扭矩和角速度,或者是改变运动的方向。
扭矩:扭矩是齿轮转动时切向的力,我们可以理解为齿轮发生转动的力。
例如,当我们喝饮料时,我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。
角速度:是物体转动的速度。
单位是弧度每秒。
例如,这节课我们将制作的风扇,它转动的角速度就非常快。
齿轮的传动:乐高机器人套装中提供了很多种齿轮,这节课我们先来认识一下直齿轮。
如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿,24齿,16齿和8齿共4种类型。
图3-3 乐高直齿轮机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩,改变角速度或改变方向。
一般来说,乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合,将齿轮用轴与梁进行连接,你可能会有这样的担心,齿轮会不会与梁有接触而产生摩擦呢?不过,当你使用的时候,你会发现乐高的齿轮能够与梁配合的非常好,完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。
下面我们来看几组齿轮传动的例子。
例1图3-4 8齿传动40齿例240齿齿轮传动8齿齿轮,如图3-5所示。
图3-5 40齿传动8齿例340齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮,如图3-6所示。
图3-6 3个齿轮传动例424齿齿轮传动8齿齿轮传动24齿齿轮,如图3-7所示。
齿数,扭矩和角速度的关系齿数(n)与扭矩(T)成正比T1X n2=T2X n1齿数(口)与角速度(T)成反比n1X w1=n2X w2我们以例1的8齿传动40齿为例,由于齿数与扭矩成正比关系,因此传动后40齿这根轴输出的扭矩是8齿的5倍;由于齿数与角速度成反比,因此传动后40齿这根轴输出的角速度是8齿的1/5。
乐高机器人教案
乐高机器人—齿轮篇教案在机器人的设计中,机械结构是完善系统的一个重要因素。
要认识各种各样的传动机构,了解其工作原理及其优缺点,什么时候用哪种传动系统最有效等,从而设计出出色的机器人系统。
2.1简介齿轮是机器中很重要的部件,它几乎是机器的象征。
探索齿轮的一种非常有用的特性:将一种力魔法般的转换成另外一种力。
介绍一些新的概念——速度、力、扭矩、摩擦力;还有一些简单的机械理论基础。
认识齿轮和简单杠杆之间的相似点。
2.2齿数的计算一般用中至少需要两个齿轮,如图2.1所示,为两个普通的乐高齿轮:左边是8齿齿轮,右边是24齿齿轮。
齿轮的最重要属性就是它的齿数。
齿轮是根据齿数分类的:它的英文缩写就代表它的名字,例如24齿的齿轮可以表示为24t 。
图2.1 一个8齿和24齿的齿轮例子中使用了8齿和24齿的两个齿轮,分别固定在一根轴上。
两轴与一带孔梁相配合,两孔间距两个乐高单位(一个乐高单位就相当于相邻两孔间距),现在一手拿住梁,另一手轻轻地转动其中一根轴,注意到的第一个特性:当转动其中一根轴时,另一轴也同时转动,因此,齿轮的基本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。
第二个特点是你不需要用很大的力去转动它们,因为齿轮间配合相当紧凑,摩擦力很小,这也是乐高工艺系统大特性之一:部件之间配合精度高。
第三个特点是两根轴反向转动:一个顺时针,一个逆时针。
第四个特点:也是最重要的特性,就是两根轴的旋转速度不同。
当转动8齿齿轮时,24齿齿轮转动得很慢;而24齿的齿轮转动时,8齿齿轮转动得很快。
2.3加速和减速传动先转动大齿轮(24齿),它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。
当转动24齿,每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时,8齿也刚好转过一个齿,因此,大齿轮转过8个齿(24齿的齿轮)就可以让小齿轮转过一圈(360度)。
当大齿轮再转过8个齿时,小齿轮又转了一圈。
在你转动24齿齿轮的最后8个齿时,8齿齿轮转过第三圈。
这也是两轴产生不同速度的原因:24齿齿轮转动一圈,8齿齿轮转动了三圈!我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系:24比8。
乐高齿轮课程教案
乐高齿轮课程教案教案标题:乐高齿轮课程教案教案目标:1. 了解齿轮的基本概念和原理。
2. 掌握乐高齿轮的组装和运作方法。
3. 培养学生的创造力和解决问题的能力。
4. 提高学生的团队合作和沟通能力。
教案步骤:引入活动:1. 引导学生思考并讨论齿轮的作用和应用领域,例如机械工程、汽车等。
2. 展示一些乐高齿轮模型,并引导学生观察和描述它们的结构和运作方式。
知识讲解:1. 简要介绍齿轮的定义和基本原理,包括齿轮的作用、不同类型的齿轮以及它们的应用。
2. 通过图示和实例,解释乐高齿轮的组装方式和运作原理。
实践操作:1. 将学生分成小组,每组提供一套乐高齿轮组件。
2. 向学生提供一份简单的乐高齿轮模型图纸,要求他们根据图纸组装一个能够运转的齿轮模型。
3. 鼓励学生在组装过程中进行实践探索,尝试不同的组装方法和齿轮组合,以观察和理解齿轮的运作原理。
4. 引导学生观察和记录他们的实验结果,包括齿轮的转速、方向等。
讨论和总结:1. 邀请学生分享他们的实验结果和观察心得。
2. 引导学生讨论齿轮在不同机械装置中的作用和应用。
3. 总结齿轮的基本概念和原理,并与实际应用进行联系。
拓展活动:1. 提供更复杂的乐高齿轮模型图纸,鼓励学生挑战更高难度的组装任务。
2. 鼓励学生设计和制作自己的乐高齿轮模型,展示他们的创造力和解决问题的能力。
3. 组织学生进行团队合作项目,要求他们设计和制作一个能够实现特定功能的乐高齿轮装置。
评估方式:1. 观察学生在实践操作中的表现,包括组装技巧、解决问题的能力和团队合作情况。
2. 收集学生的实验记录和总结,评估他们对齿轮概念和原理的理解程度。
3. 评估学生在拓展活动中的创造力和解决问题的能力。
教案延伸:1. 引导学生进一步探索齿轮的应用领域,例如钟表、机器人等。
2. 鼓励学生学习和研究更复杂的齿轮系统,例如差速器、行星齿轮等。
3. 组织学生参加乐高齿轮比赛或展览,展示他们的成果和创意。
注意事项:1. 确保学生在操作乐高齿轮时的安全性,避免使用尖锐或易碎的部件。
乐高齿轮的平行传动原理
乐高齿轮的平行传动原理乐高齿轮是乐高积木中常见的部件,具有很好的力学性能和稳定性,广泛应用于机械模型中。
平行传动是乐高齿轮运动的一种重要方式,本文将详细探讨乐高齿轮的平行传动原理。
乐高齿轮是一种用于传递力和运动的机械元件,由齿轮齿条组成,可与其他乐高部件连接。
乐高齿轮常见的尺寸有8齿、16齿、24齿、40齿等,根据齿轮的不同尺寸和齿数,可以实现不同的传动比和运动方式。
平行传动是乐高齿轮传动中的一种基本方式,在平行传动中,两个或多个齿轮的轴线平行,并通过啮合齿轮的齿来传递力和运动。
平行传动常用于需要保持轴线平行且传递力和运动的场合,具有结构简单、紧凑、效率高等优点。
乐高齿轮的平行传动原理是基于齿轮齿的形状和数量来实现的。
齿轮的齿数决定了传递的速比关系,即一个齿轮转动一周,另一个齿轮转动的周数。
根据乐高齿轮的齿数组合,可以实现不同的速比和转动方向。
在乐高齿轮的平行传动中,通常需要将两个或多个齿轮牢固地连接在一起,以确保其轴线平行。
乐高提供了专门的连接件,如轴销、轴套等,可用于固定齿轮在构建中的位置,以实现平行传动。
在乐高齿轮的平行传动中,一个齿轮驱动另一个齿轮转动,力和运动通过齿轮的齿面啮合传递。
根据齿轮的齿数不同,可以实现不同的速比和转动方向。
例如,当一个大齿轮驱动一个小齿轮转动时,速比大于1,即小齿轮转速较大,转动方向与大齿轮相反。
反之,当一个小齿轮驱动一个大齿轮转动时,速比小于1,即小齿轮转速较小,转动方向与大齿轮相同。
乐高齿轮的平行传动可用于构建各种机械模型,如车辆、机器人等。
通过合理组合不同尺寸和齿数的齿轮,可以实现不同的传动比和运动方式,从而实现模型的特定功能。
总之,乐高齿轮的平行传动原理是基于齿轮齿的形状和数量来实现的。
通过合理组合不同尺寸和齿数的齿轮,可以实现不同的速比和转动方向,从而实现模型的特定功能。
乐高齿轮的平行传动具有结构简单、紧凑、效率高等优点,广泛应用于各种机械模型中。
乐高离合齿轮工作原理
乐高离合齿轮是一种机械装置,用于连接和传递扭矩以实现运动转动。
它的工作原理如下:
1.齿轮系统:乐高离合齿轮由两个或多个齿轮组成,每个齿轮都有一定数量的齿。
这些齿
共同构成了一个齿轮系统。
2.齿轮啮合:在齿轮系统中,齿轮之间会通过各自的齿互相啮合。
当两个齿轮的齿相互接
触时,它们可以传递力量和运动。
3.扭矩传递:当一个齿轮转动时,它与相邻齿轮的齿会相互作用,并将扭矩(力矩)传递
给其他齿轮。
这样,扭矩可以从一个齿轮传递到另一个齿轮,并继续驱动整个系统的运动。
4.离合机制:乐高离合齿轮具有特殊的设计,其中一个齿轮上的某些齿缺失或被凹槽取代。
这些凹槽使得齿轮在特定条件下可以自由转动,即使与其他齿轮啮合,也不会传递扭矩。
5.可调节运动:通过旋转或移动乐高离合齿轮系统中的特定齿轮,可以调整齿轮之间的啮
合情况。
在某些情况下,齿轮之间可以实现传递扭矩和运动;而在其他情况下,离合机制将使齿轮无法传递扭矩,从而实现分离和停止运动。
乐高离合齿轮的工作原理基于齿轮的啮合和离合机制,通过这种方式来控制力量和运动的传递。
它在乐高机械系统中常用于实现各种有趣的功能和动态模型。
乐高——齿轮背后的强大力量.42009的齿轮工作原理详解
无意中浏览乐高官网看到的一篇文章,应该是42009的设计师所做,简直是太精辟了。
官网以后要是更新没了就可惜了,于是就转载下来和大家分享一下。
扭力的秘密-齿轮背后的强大力量如果没有使用2300年前既已发明出来的小小钝齿轮,乐高科技就不会拥有现在的科技能力,也不会带来这么多拼砌乐趣。
钝齿轮和传动装置通过各种现代阐释,不仅成为了乐高科技的重要组成部分,而且还在您接触到的众多机械组件中发挥主要作用。
不论何时使用带有旋转部件的装置,几乎肯定会用到齿轮,例如在乐高科技模型中,尽管一般不是很明显!那么从动力工具到动力功能装置,从钟表到移动式起重机,齿轮的作用是什么呢?!?继续阅读,您将走进齿轮的世界,了解移动式起重机MKII中的齿轮如何以各种难以置信的奇妙方式运行。
为什么我们需要齿轮?齿轮承担了各种至关重要的机械作业,其中最重要的就是齿轮减速:一部小型马达可以发出大量的功率,但是经常不足以创造旋转力或扭矩。
减少马达输出速度可以增加扭矩。
例如,像电动螺丝刀这样的小型马达工具,如果没有齿轮的话将无法工作。
除了可以减少(或增加)旋转速度以外,通常齿轮还可以用于以下任务:倒转旋转方向将旋转运动移动至其他轴使两个轴的旋转保持同步许多科技模型,尤其是配备动力功能的模型,主要依赖多齿轮和传输功能运行。
在我们登上(使用众多齿轮的)移动式起重机MKII了解齿轮的运行方式之前,我们需要考虑其他一些事情:齿轮的形状和尺寸各种各样!正齿轮是最常见的齿轮类型。
它们拥有直轮齿,安装在平行的传动轴上。
正齿轮的组合使用可以带来大量的齿轮减速。
标准应用:动力工具、洗衣机、钟表等等!斜齿轮与正齿轮非常相似,只是轮齿与正面成一定角度,使得斜齿轮在相同面积内接触更多。
斜齿轮比正齿轮更平滑,运转更平静。
标准应用:汽车变速器。
锥齿轮用于改变传动轴的旋转方向。
它们通常安装在呈90度的传动轴之间,也可以通过设计用于其他角度。
标准应用:火车、飞机和汽车的驱动!涡轮用于在90度传送动力以及需要高缩减的地方。
乐高第3课齿轮传动风扇教学案
实用文档第3课齿轮传动——风扇教学案一、提出问题当夏天到来时,天气很热,我们经常会打开电风扇来解热,电风扇可以说是我们在夏天里的“小伙伴”,现在就让我们动手来制作一个风扇吧!二、联想如图3-1和图3-2所示,想一想生活中的风扇是什么样子的?风扇都有什么特点呢?2图风扇1 3-2 风扇3-1图三、要求:风扇制作风扇有扇叶并且可以转动1.利用齿轮传动加快扇叶转动 2.3. 稳定的放在桌面上四、构建技能牌:齿轮齿轮的作用:通过齿轮的传动还可以改齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件,变输出的扭矩和角速度,或者是改变运动的方向。
实用文档扭矩:扭矩是齿轮转动时切向的力,我们可以理解为齿轮发生转动的力。
例如,当我们喝饮料时,我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。
角速度:是物体转动的速度。
单位是弧度每秒。
例如,这节课我们将制作的风扇,它转动的角速度就非常快。
齿轮的传动:乐高机器人套装中提供了很多种齿轮,这节课我们先来认识一下直齿轮。
如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿,24齿,16齿和8齿共4种类型。
3-3 图乐高直齿轮改变角速度或改变方机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩,向。
一般来说,乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合,将齿齿轮会不会与梁有接触轮用轴与梁进行连接,你可能会有这样的担心,不过,当你使用的时候,你会发现乐高的齿轮能够与梁而产生摩擦呢?下面我们来看完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。
配合的非常好,几组齿轮传动的例子。
1例8齿齿轮传动3-4齿齿轮,如图40所示。
实用文档齿齿传动图3-4 8402例3-540齿齿轮传动8齿齿轮,如图所示。
83-5 40图齿传动齿3例齿齿轮,如图齿齿轮传动83-6所示。
齿齿轮传动4024图3-6 3个齿轮传动 4 例824齿齿轮传动齿齿轮传动3-7齿齿轮,如图所示。
243-7 3图个齿轮传动实用文档齿数,扭矩和角速度的关系齿数(n)与扭矩(T)成正比T1×n2=T2×n1齿数(n)与角速度(T)成反比n1×w1=n2×w2我们以例1的8齿传动40齿为例,由于齿数与扭矩成正比关系,因5倍;由于齿数与角速度成反齿这根轴输出的扭矩是8齿的此传动后401/5。
乐高EV3:齿轮转动——风扇
• 连接马达和主机?能否自动转动? • 如果再加一个触碰传感器呢?
1.含有齿轮结构; 2.结构稳固; 3.具有一定的实用性。
风扇原理
风扇制作
1. 风扇有扇叶并且可以转动 2. 利用齿轮传动加快扇叶转动 3. 稳定的放在桌面上
2006,乐高推出第二 代机器人LEGO MINDSTORMS (NXT)
2013,乐高推出第三 代机器人LEGO MINDSTORMS (EV3)
参考模型
1.圆柱齿轮传动:用于成对齿轮,轴平行。用手动或由电动机带 动的主动轮的转向和与之啮合着的从动轮的转向是相反的。为使 两齿轮同向旋转,可在两齿轮中间增加惰齿轮。
惰轮
改变前后两个齿轮的转动方向,而不改变传动比。
2.圆锥齿轮传动:适用于成对齿轮,可以将两轴的旋转方向改变 90度。
3.蜗杆传动:通常以蜗杆为原动件作减速传动。当其反行程不自 锁时,也可以用蜗轮为原动件作增速运动。可以将两轴的旋转方 向改变90度,也可以在蜗杆上获得直线运动。
4.齿条传动:齿轮齿条可用以将旋转运动变为直线运动。
4.齿条传动:齿轮齿条可用以将旋转运动变为直线运动。
5.棘轮与棘爪:棘轮是带有棘爪的齿轮,棘爪是位于齿轮的齿之 间的块,用来防止齿轮逆转。
6.凸轮:指一个非圆形的转动的轮子,用来反复推动与它相接触 的物体。
齿轮优势
传动精准、力量大!
思考一:
手柄转动大轮,带动小轮,大轮和小轮哪个快?为什么会快呢?
齿轮的特点
• 可以从一根轴传到其它轴上 • 两根轴反向转动:一根顺时针,一根逆时针 • 最重要的特性:两根轴的旋转速度不一样
钟பைடு நூலகம்原理视频
传动比
• 传动比是机构中两转动构件角速度的比值,也称速比。 • 传动比=从动轮齿数/传动轮齿数
乐高创意机器人教程(中级上册10~16岁)冠状齿轮
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旋转飞椅的制作
你去过游乐场吗?玩过旋转飞椅吗? 使用乐高零件制作一个旋转飞椅。参照下面的材料图和步骤图搭建,也可 以自由发挥。
EV3的功能 乐高超强Mindstorm EV3智能机器人曾亮相
2013 CES,吸引了所有人的眼球。EV3完全不 需要计算机,编程更加人性化。EV3还支持与 iPhone 等苹果设备连接使用。
第 37 页Biblioteka 拼装步骤第 38 页
思考与进步
我们完成了旋转飞椅的制作。用手转动摇柄,飞椅将怎样转动?
怎样让飞椅飞得更高?转得更快? 在中间的轴顶端加一个联轴器,再连接一根新轴,就能使飞椅飞得更
高。要想使飞椅转得更快,要利用齿轮加速原理,把大齿轮和中齿轮交换 位置。
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课后作业
1. 仔细观察下面三幅图。哪一幅图中的装置需要用到冠状齿轮?为 什么?
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特殊齿轮
特殊齿轮是指除圆柱齿轮以外的齿轮。锥齿轮、 冠状齿轮、齿条、蜗杆蜗轮等都属于特殊齿轮。
冠状齿轮
冠状齿轮是齿偏向一侧的一种特殊齿轮。它一 般和圆柱齿轮或者其他冠状齿轮一起使用。
冠状齿轮的作用是改变轴的传动方向。
乘坐在吊椅上的乘 客犹如在蓝天飞舞,体验 刺激,收获快乐。当伞形 转盘和中间转台反向旋转 启 动 时, 塔 身 徐 徐 上 升, 并且转盘摇摆,飞椅起伏 荡漾,乘客犹如在空中飞 翔、飘荡。
图1
图2
图3
乐高齿轮知识总结
乐高齿轮知识总结1. 乐高齿轮的基本概念乐高齿轮是乐高积木系统中的重要组件,它由塑料制成,有不同大小和形状的齿轮可以组合在一起使用。
乐高齿轮有圆形或者方形的形状,齿轮上有凸起的齿,这些齿可以咬合在一起,用于传递动力和改变转动方向。
2. 乐高齿轮的分类乐高齿轮可以根据其不同的特性和用途进行分类,常见的分类有以下几种:2.1 根据齿轮的大小分类乐高齿轮有不同的大小,从小到大一般可以分为以下几种:8齿、16齿、24齿、36齿和40齿等。
这些不同大小的齿轮可以灵活组合在一起,实现各种不同的传动效果。
2.2 根据齿轮的形状分类乐高齿轮的形状有圆形和方形两种,圆形齿轮一般用于平面传动,而方形齿轮则适用于转动平面变成转动轴的情况。
2.3 根据齿轮的功能分类乐高齿轮可以根据其在传动系统中的功能进行分类,主要可以分为两种:驱动齿轮和从动齿轮。
驱动齿轮是产生动力并传递给其他部件的齿轮,而从动齿轮则是接受来自驱动齿轮的动力进行旋转。
3. 乐高齿轮的使用方法乐高齿轮的使用方法相对简单,主要有以下几个方面:3.1 齿轮的组装乐高齿轮可以通过齿轮轴或者十字轴将其组装在一起。
齿轮轴是一个固定齿轮的中心轴线的零件,可以使齿轮保持在正确的位置并实现旋转。
十字轴则可以使多个齿轮同时旋转,并灵活地连接在一起。
3.2 齿轮的传动乐高齿轮的传动是通过齿轮上的齿咬合来完成的。
当一个齿轮旋转时,其齿会与相邻齿轮的齿咬合,从而传递动力和转动方向。
3.3 齿轮的转速和转向控制乐高齿轮的转速和转向可以通过改变齿轮的大小和配置来控制。
当使用不同大小的齿轮组合时,可以实现不同的转速比例。
同时,改变齿轮的配置也可以改变齿轮的转向。
4. 乐高齿轮的应用领域乐高齿轮的应用非常广泛,主要应用在以下几个领域:4.1 机械结构乐高齿轮常常用于构建机械结构,如各种机器人模型和车辆模型。
通过合理的组合和配置齿轮,可以实现不同的机械动作,如旋转、抓取、振动等。
4.2 能源传递乐高齿轮可以将动能从一个部件传递到另一个部件,实现能源的传递。
乐高机器人制作技巧
乐高机器人制作技巧
一、乐高元器件
1、轴类零件
作为旋转部分的支撑固定、连接;如图2-1。
2、梁(杆)
一边有凸起,横着有孔,下有凹槽,起连接、和固定的作用;如图2-1。
3、块:
高度与梁相等,宽度为2 个乐高单位;如图2-1。
4、条
宽度为1 个乐高单位,三个条叠在一起与块(梁)高度相等;如图2-1。
5、片(板)
分为带孔、不带孔两种,高度与条相等;如图2-1。
6、销类零件
(1)无阻尼销 (2)阻尼销(3)三级阻尼销
(4)轴销(5)长短销(6)单头销
7、车轮
(1)公路轮(2)越野轮
8、齿轮
(1)柱齿轮(直齿轮)(2)锥齿轮(3)冠齿轮(伞齿轮)
(4)齿条(5)蜗杆(螺杆)(6)差速齿轮
二、元器件的连接
(一)梁与梁的连接
1、梁与梁的延长连接
(1)上下用条固定;
(2)左右各留出两个以上乐高单位固定。
如图2-2
2、梁与梁的垂直连接
用4×2 的片进行连接。
如图2-3
3、梁与梁的平行连接
(1)用片进行连接;图2-4,1
(2)用销进行连接;图2-4,2
(3)同时用片、销进行梁的平行连接。
4、块与块的连接
运用学过的操作练习块与块的延长连接、垂直连接、平行连接。
5、轴与轴的连接
练习轴与轴的延长连接、垂直连接、120 度连接、“T”形连接。
6、轮与结构的连接
(1)用轴销与轮连接(销接);
(2)用轴与轮连接;如图2-5。
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让机器人直线运动的一种更有效果的方法是在系统中加入反馈装置。从而,根据外界的变化,使用传感器来控制和调整每一个马达的速度,这也是现实生活中大多数差动装置所具有的的结构。可以为每一个驱动轮附加计转器(测量轮子旋转次数)装置,以便在软件中控制马达功补偿两轮间的转速差。乐高角度传感器在此应用中可以作为首选。在每一个轮子上安装一个角度传感器并测量计数的差别,然后停止或降低较快的轮子以保持两个传感器的计数相同。同时还可以使用在第四章中介绍的方法。使用同样的传感器来探测障碍物,如果马达启动但轮子不转,可推断机器人被某物卡住了。另外你也可使用角度传感器实现精确角度定位。最后,角度传感器提供了最基本功能:使用odometry技术让机器人计算出自己的位置。
使用齿轮让机器人直线运动
如果你只有一个角度传感器,可以使用驱动轮之间的速度差取代轮子的实际转速,差速齿轮,你能使用它加或减。如果差动齿轮与驱动齿轮连在一起,它会把传动方式传递给另一个齿轮。当轮子以同速转动时差动齿轮将停止转动。
假如两轮的速度有任何的差别,差动齿轮的转动和它的方向将告知你哪一个轮子转速快。如图8.2所示的结构,即使你没有角度传感器,也建议你搭建这种结构,因为此结构具有指导作用。我们省略了马达和其他加固梁以保持图片尽可能清楚,搭建时要加二个马达。右边传动链的作用是变换与差速齿轮配合轴的转向,同时保持原始的传动比不变。连接在差速齿轮上的角度传感器用于检测差动齿轮是否转动。
使用小角轮走直线
小角轮是差动装置平滑移动和转弯的又一个关键因素,通常我们会忽略这一点,LEGO Constructopedia提出图8.5所示的小角轮结构,但是小角轮设计上还存在着欠缺,它在一根轴上使用了两个轮子,在第二章中你已经知道此结构的轮子不能独立转动。按照图表搭建此结构,试着让它转一个急弯,它的效果不是很好,为什么?事实上,除非你使其中的一个轮子打滑,否则它就不能转动。
图8.2使用单个角度传感器观察左右轮速度的差别
一个更基本方法是你在需要走直线时,同时锁住两个轮子,此系统非常有效的使你的机器人走直线。它需要第三只马达来控制制动系统,同时也需要附加传动系统简化制动结构。图8.3展示了具有特殊部件制动机构的示例:暗灰色带离合器16齿齿轮,传动驱动环和传动转变钩,这种特殊的齿轮,用圆形洞取代了普通的十字型洞,使得它能够在轴上自由转动,驱动环将被安装在轴上。当你把驱动环与齿轮套在一起时(使用转变钩)齿轮与轴连在一起了。
图8.4带16齿齿轮离合器,传动操纵环,传动转变钩
表8.2电动差动齿轮锁机器人如何控制差动装置
左马达
右马达
差动制动马达
机器人状态
停止
停止
停止
保持静止
向前
向前
停止
向前运动
向前
向后
浮动
原地顺时针转动
向后
向前
浮动
原地逆时针转动
向后
向后
停止
向后运动
考虑到马达在浮动状态下时也存在着重大的机械阻力,所以机器人将不能快速转弯,驱动马达在转弯时将负荷更大的重力。
当两个驱动轮以相同方向、相同速度转动时,机器人作直线运动。如果两个轮子转动速度相同,但方向相反时,机器人会绕着连接两轮线段的中心点旋转。根据轮子不同的转向,表8.1列出了机器人的不同运动状态。
图8.1简单差动装置
表8.1 轮子不同的旋转方向产生不同的运动状态
左轮
右轮
机器人
停止
停止
停止
停止
向前转动
绕着左轮逆时针转动
图8.3可制动差动装置
你也可使用图8.2展示的结构,用马达取代角度传感器,回顾第四章马达能当作制动器使用:在马达关闭状态,会阻止运动,在float状态马达仍无动力,但可以自由转动。因此不要给马达提供动力,把它当作制动器来制动差速齿。在关闭状态下制动马达,差速齿很难转动,从而使你的机器人沿直线前进,另一方面float状态使用马达,差速齿转动,机器人能够转弯,表8.2介绍了一些可行的组合。当左右马达以不同的方向运行时,差动齿轮锁马达必须处于float状态
8.2简单的差动装置
机器人具有很多优点(尤其具有简单性),至少在乐高的可移动机器人中常用到此结构。差动装置由机器人两边两个平行的驱动轮构成,单独提供动力,另外有一个或多个轮脚(万向轮)用于支撑重量并不是没有作用(图8.1)。注意我们称这个装置为差动装置是因为机器人的运动矢量是由两个独立部件产生的(它与差速齿轮没有关系,此装置上没有使用差速齿轮)。
停止
向后转动
绕着左轮顺时针转动
向前转动
停止
绕着右轮顺时针转动
向前转动
向前转动
向前运动
向前转动
向后转动
原地顺时针旋转
向后转动
停止
绕着右轮逆时针转动
向后转动
向前转动
原地逆时针旋转
向后转动
向后转动
向后运动
组合不同方向和速度,机器人可以做任意半径的旋转。因为它的灵活性、及原地旋转的功能成为许多工程的教学器具。另外,由于它很容易实现,所以乐高有一半以上的运动机器人属于此结构。
假如你想跟踪机器人的位置,那差动装置又是比较好的选择,仅仅需要简单的数学知识。这种结构只有一种弊端:它不能保证机器人笔直的运动,因为两个马达的功效总有差别,一个轮子会比另外一个轮子转动的快一点,因此使得机器人略微偏左或偏右。在某些应用中这中情况不会有问题,可以通过编程来避免,比如使机器人沿线走或在迷宫中寻找路线行走,但是让机器人在空地上走直线恐怕不行。
8.2.1直线运动
使用简单差动装置有许多方法可以保持直线行走,最简便的方式是选择两个速度相近的马达。如果你有两个以上的马达,尽量找两个速度最匹配的马达,这种方式也不能确保机器人走直线,但至少能减小走偏的情况。
另一种简单的方法是通过软件调整速度。在第3章介绍过程序能控制每个马达的速度,在程序中选择最有效的能量等级直到合适为止,这种方法的问题在于机器人负载发生变化,两马达速度需重新调整。
乐高机器人—齿轮篇
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乐高机器人---运动篇
8.1简介
灵活的思维造就出了许许多多的机创造力进行了挑战。大多数运动机器人都属于轮子型与腿型机器人。虽然轮子在光滑的表面很有效,但是在凹凸不平的地面上运动,腿提供了更有力的方式。底盘结构是为了突出显示它们的传动系统和连接情况,因此,在实际搭建中还需对此结构加固。