lego机械小课堂--齿轮

beef · 发表于 2010-1-13 14:34:16

本帖最后由 beef 于 2010-1-13 14:47 编辑

开课了，开课了！

这是有关乐高齿轮的第二讲，第一部分请参看

乐高扫盲~~齿轮 http://www.cmnxt.cn/viewthread.php?tid=293

祝大家学得愉快！

安放和调整齿轮

lego套件中有很多种类的齿轮。目前为止，我们已经了解了8齿，24齿和40齿的直齿轮,现在是时候去探索一下其他种类的齿轮了，根据他们的尺寸和形状讨论一下他们的用途。

与传统lego有凸起的插件不同，TECHNIC系列中的梁上面的开孔间距与两个梁叠摞在一起后的距离相等。这意味着齿轮无论是横着排在一个梁上，还是竖着跨过许多梁，都可以很好的咬合在一起（见图2.7和2.8）

2.7.jpg

说到这两个图顺便提一下惰轮（空转齿轮）。

想一下图2.7中齿轮链的传动比是多少？
从8齿看起的话，第一部分的传动比是8：24，第二部分是24：40.放在一起的话，两部分一共是8：40化简后是1：5，正好就是第一个齿轮（8t）和第三个齿轮（40t）直接放在一起的比例.

他们中间的24齿齿轮就是个惰轮，惰轮不影响传动比.

惰轮在机械结构中很常见，通常是用来关联两个有距离的齿轮。

这么说，惰轮不是就对整个系统来说毫无用处了吗？

NO!惰轮有一个重要的用途：他们可以改变输出的方向！

回到正题，直齿轮中还有一种也很常见--16齿直齿轮。图2.9 2.9.jpg

它的直径为1，在2单位距离上可以很好的和自己咬合。但是要让它与其他直齿轮一起合作的话，非常难。

当你使用一对儿16齿齿轮时，传动比是1：1。在角速度和扭矩上没有任何实际作用（除了增加了一点点摩擦力）。但是，实际上还是有使用它们的必要，比如，当你想把一个轴上的运动没有任何副作用的传导到另一个轴上的时候。

这也是人们发明齿轮用来解决的另一种问题。甚至专门设计出一类齿轮来把一个轴上的运动传到另一个轴上，这种齿轮叫伞齿轮。

这类齿轮中最常见的是12齿伞齿轮，专门用来干这个，图2.10，也就是说他根本无法与其他lego齿轮合作.然而，它实现了一个非常有用的功能，让你可以用最小的空间实现改变传动方向这件事。同样20齿伞齿轮也是基于这个目的制造的，图2.11。这些伞齿轮都是半个梁的厚度，而其他的齿轮都是一个梁的厚度。

2.10 2.11.jpg

24齿齿轮还以以冠齿轮的形式出现，冠齿轮齿的形状很特殊，既可以当直齿轮用，也可以与其他直齿轮一起实现以1：1传动比改变到正交方向的作用。图2.12

2.13 2.12.jpg

你可能注意到了在你的齿轮中还有一类齿轮。他们很厚而且两面都像伞齿轮那样。这是双面伞齿轮。数一数他们的齿数，你会发现有12齿的，20齿的，还有36齿的，图2.13

你会发现当用两个相同型号的这种齿轮放置在一个梁上时他们无法咬合。基于这个原因，双面伞齿轮通常是两个不同型号的配对使用，12齿和20齿，或者12齿和36齿。这些齿轮设计出来是为了既能满足水平上的安置需要又能满足竖直上的安置需要。图2.14

2.14.jpg

不匹配的一对双伞齿轮与直齿轮可以用相同的梁孔，因此可以把它们直接放到可以放直齿轮的孔上，置换直齿轮，提供新的传动比--例如，12齿和20齿的双伞齿轮间有两个孔的间距，8齿和24齿的直齿轮间也是两个孔的间距。虽然如此，但如果想要同时用直齿轮和双面伞齿轮时还是要注意，他们不能单独匹配，一定要成对使用。图2.15

2.15.jpg

我们将要描述的最后一种齿轮看起来根本不像是个齿轮。实际上，他不被认为是一种齿轮而是旋钮轮（图2.16）

2.16.jpg

仔细看下旋钮轮，你会发现他有四个齿（图2.17）与另一个同样的旋钮轮配合起来，可以很好的像齿轮一样工作。与双面伞齿轮一样，他也可以竖直着安置使用。

2.17.jpg

在竖直安置时，旋钮轮相比双面伞齿轮有一个重要优势。比较一下会发现，两个接触的旋钮轮齿间接触的面积更大，因此，他们可以在轴与轴间传送更大的扭转力。

2.18.jpg

最最后，还有一种装置，其实就是把上述各种齿轮组合起来放在一个lego部件里来使用，这样既有优点又有缺点，比如节约空间，稳定，但同时他不够灵活，而且不能与现在的TECHNIC和NXT无防滑部件拼接。使用较少，就不在这里说了哦（图2.18）

齿轮这一讲就算结束了，上面的内容全部来自《Building Robots with LEGO Mindstorms NXT》一书，翻译中有表达不对的地方还请见谅，努力不断改进！

这本书中还有很多很好很有用的东西，接下来可能会不定期陆续译出，大家一起交流学习吧

asdf · 发表于 2010-1-13 16:43:36

谢谢版主，让我很有收获，继续期待你的下一期《机械小讲堂》。

beef · 发表于 2010-1-13 19:40:19

看到回复真开心，继续努力

leo999924 · 发表于 2010-1-13 20:04:45

谢谢！很好的帖子。

py75919 · 发表于 2010-1-13 20:44:03

学习了，谢谢！

beef · 发表于 2010-1-13 20:55:09

my pleasure!

dlson · 发表于 2010-1-16 11:30:12

从基础学起.谢谢分享.

swift · 发表于 2010-1-16 23:19:39

翻译的很好，谢谢

火绒草 · 发表于 2010-1-17 11:30:13

楼主用心了，支持支持。

YOUJIE987 · 发表于 2010-1-17 13:16:54

xixier · 发表于 2010-1-20 12:17:59

您好，齿轮部分的内容对我帮助太大了，我十分感谢您，我刚过完9岁生日，对齿轮部分还有许多不理解，向您请教。
1，乐高套装中齿轮的齿数用Z8，Z24表示，而我们是用英文首字母t表示，他们是通用的吗？
2，第一节课没有图片，太遗憾，我搞不懂图2.3 9：1的传动用了三组齿轮还是四组齿轮，您能告诉我吗？
3，什么是扭矩呀？
我以后有问题还要问您的。谢谢您！

yiren · 发表于 2010-1-20 15:27:01

好东西！继续加油哦！

beef · 发表于 2010-1-20 16:51:53

本帖最后由 beef 于 2010-1-20 16:53 编辑

回复 11# xixier

1，乐高套装中齿轮的齿数用Z8，Z24表示，而我们是用英文首字母t表示，他们是通用的吗？

Z8,Z24中Z代表齿数，数字代表具体数目，和用t表示是一样的，其实t就是Teeth的缩写。

2，第一节课没有图片，太遗憾，我搞不懂图2.3 9：1的传动用了三组齿轮还是四组齿轮，您能告诉我吗？.

我不久前已经添加过图片了啊，好奇怪。
可以看到下面这张图吗？
两个3：1的齿轮组，中间两个共用同一个轴。明白了吧。
2.3.jpg

   3，什么是扭矩呀？

   扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是牛米Nm。
   在齿轮上力×半径＝扭矩，扭矩和速度是可以相互转换的。
   想了解的更详细的话，试试自己上网查一查吧

lqw3404 · 发表于 2010-1-20 17:06:54

太好了，希望有更多的内容出现

mddm · 发表于 2010-3-14 22:44:13

很好很强大学习中

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