lego机械小课堂--使用滑轮皮带和链条

beef · 发表于 2010-1-22 12:49:52

本帖最后由 beef 于 2010-1-22 22:00 编辑

使用滑轮皮带和链条

滑轮和皮带是要放在一起使用的组件，功能类似齿轮，但又与齿轮不完全一样。他们实际上有一些很特别的特性，我们将在下文中一起探索。有些种类的nxt套装中有一些滑轮，但是没有皮带，你可能需要单独购买。

链条也不是所有nxt套装中都有的，链条虽然不是必不可少的配件，但是有它的话你就可以使用一些很好的机械构造来与齿轮和滑轮系统一起工作。

滑轮和皮带

  滑轮长得就像轮子只不过沿着轮子外沿有一圈儿槽。LEGO TECHNIC部件里目前有四种滑轮，请看图2.19.

   2.19.jpg

最小的那个（a）其实就是半号的衬套，通常是用来固定轴，以防轴前后滑动的。因为它确实也有个槽，所以也可以被称作滑轮。它直径是一个LEGO单位，厚度为半个LEGO单位。

小滑轮（b）为1单位厚，大约1.5单位宽。不对称，槽不在正中间。一边轴孔刚好适合放链接滑轮和电机的橡胶带。中号滑轮（c）半个单位厚，直径为3个单位。最后，大滑轮（d）一个单位厚，直径大约4.5单位。

LEGO皮带是用橡胶做的环，看上去很像橡皮筋。根据长度不同分为4个版本，分别用4种颜色--白蓝红和黄表示。不要把他们与普通橡皮筋混淆：普通橡皮筋太有弹性，不能用来传递滑轮间的运动。而这正是用皮带的目的：连接一对滑轮。LEGO皮带经过特别设计正好可以和LEGO滑轮的槽吻合。

我们一起看一下下面的这个系统。一对滑轮通过皮带连接（图2.20）。皮带把一个滑轮上的运动传递给另一个滑轮，这很像齿轮。你要怎样才能计算出传动比呢？这里可没有齿让你数...滑轮中的规则是两个滑轮的直径之比决定传动比（其实这规律也同样适用于齿轮，只是齿轮因为圆周上均匀分布着齿，我们就省去了丈量直径的麻烦了）。你真正应该考虑的是到槽底的直径，因为槽的两个边只是用来防止皮带滑落的，不算在实现功能的直径里。

2.20.jpg

  你必须还要考虑到用滑轮来传送大扭矩不太合适，因为皮带会打滑。具体的传动比不太好估计，因为这依赖于很多因素，包括扭矩，速度，皮带张力，皮带和滑轮间的摩擦力还有皮带的弹性。

  因为这些原因，我们只能通过条件控制，对不同组合的滑轮做实验，来逼进现实情况，你可以在表2.1中看到结果。

2.1.jpg

在现实世界中，系统负荷，这些数值可能会显著变化。因此，你最好把这看作是在扭矩非常低的情况下一种可能的比率值。一般来说，你应该在减速系统的第一阶段来使用滑轮，这时的速度较高，扭矩还比较低。在很多情况下，你可以将打滑问题看成一种优势，就像我们之前提过的离合齿轮那样，可以起到限制扭矩的作用。然而，这样使用时你还是应该小心。皮带绕着滑轮旋转，转不好就会产生摩擦和热量。经过一段时间，皮带就会损坏。同样，皮带也可能脱离滑轮，致使你整个系统瘫痪。

滑轮相比齿轮的另一个优势就是距离限制没那么苛刻。事实上，当你需要把运动传到很远距离的轴上时，他能给你很大的帮助（图2.21）。而且，在快速运动时，滑轮比齿轮要安静的多--偶尔就会派上用场。

2.21.jpg

链条

LEGO链条分为两种：链式和履带式。LEGO生产了两类不同的履带。第一种用了与链式一样的挂钩系统。他们可以自由混搭制成所需的长度。第二种履带是新近采用的，使用了不同的挂钩系统，所以只能和自己链接（见图2.22）。

  就像皮带链接滑轮那样，链条可以用来连接齿轮（见图2.23）。他们的优点也是相同的：他们都可以不改变转向的同步两个轴，都让你有机会链接两个有距离的轴。他们最大的不同就是链条结构不会有任何滑动，因此可以传送任何大小的扭矩（实际上，链条能传递的最大扭矩由单个链条的阻力决定，在LEGO链上并不是很高）。另一方面，链条为系统引入了更多摩擦力，因此，效率要比直齿轮低得多。当你不得不在低速情况下把运动传到一个远距离的轴上时，你会发现链条很有用。用链条连接两个齿轮的传动比与他们直接相连时是一样的。例如，把16齿与40齿相连，传动比还是2：5.

  TECHNIC履带能用来做跟踪机器人（见图2.24）。但是，像大多数LEGO部件一样，他们也是塑料的。在像木头，瓷或者塑料这种光滑平面上，只能提供很小的抓地力。在其他表面，比如地毯上，他们会表现得更好。

  那些用来驱动链和履带的齿轮通常被称为链轮。lego链和老式履带用直齿轮当链轮。新式履带用特别设计的专用链轮驱动。不能用其他齿轮类型。

译自《Building Robots with LEGO Mindstorms NXT》一书，不准确地方还请指正，大家一起交流学习吧！

相关链接：
http://www.cmnxt.cn/viewthread.php?tid=1654&page=1&fromuid=2689#pid9800
lego机械小课堂--齿轮

YOUJIE987 · 发表于 2010-1-23 11:03:16

lsm910817 · 发表于 2010-1-22 21:37:55

好东西！！

lovekobexd · 发表于 2010-4-1 20:50:14

感谢楼主，长知识了啊！嘿嘿！

huak · 发表于 2010-4-16 07:58:58

看看先，顶你

rabbitx2006 · 发表于 2010-4-16 08:34:09

特地来感谢~

zdyboy · 发表于 2010-4-29 14:48:49

学习了，谢谢

tb113 · 发表于 2010-4-29 15:33:29

好东西

zy2008 · 发表于 2010-6-8 15:39:01

下了，好好学习一下，谢谢分享

唠唠叨叨的兔子 · 发表于 2010-6-8 20:52:48

感谢楼主的分享，特来发帖感谢

qd-lego · 发表于 2010-7-17 18:08:34

谢谢分享

victory_0114 · 发表于 2010-7-24 15:15:48

推!!

wildfeng · 发表于 2010-7-24 20:12:15

好东西，学习了，顶一顶

legoamesen · 发表于 2010-7-24 20:17:24

感谢LZ的讲解，我研究一下。

hamiltonhuang · 发表于 2010-9-6 13:01:00

坐下好好学习一下

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