机器人等级考试一级教具_机器人等级考试一级之“齿轮”

齿轮是一种非常常见的机械结构，也是机器人一级考试中比重比较大的知识点之一。今天，鲸鱼叔叔就给同学们介绍下齿轮。

齿轮是一种轮缘上有齿并且能连续啮[niè]合传递运动和动力的机械零件。

我们常在钟表或电动机等中看到齿轮：

齿轮啮合运动有一个非常重要的前提，就是能够啮合的轮齿必须是一样大小的，齿的规格如果不同，是无法传递动力的。

齿轮在机械设计中有几个作用：

1、传递动力

上面的三个齿轮，旋转任意一个齿轮都会带动另外两个齿轮转动，动力从一个齿轮传递给了另外两个齿轮。

我们给其中一个齿轮安装上摇把并用力转动，安装摇把的齿轮我们叫它主动轮，跟着旋转的齿轮叫从动轮。

2、改变运动方向

同学们想象一下，两个齿轮如果按照上图的方式运动，这两个齿轮的转动方向是不是相反的呢？这体现了齿轮的一个重要作用，就是能够改变运动的方向。

齿轮的常见啮合方式有两种，平行啮合和垂直啮合。上面的图都是平行啮合的齿轮，下图是一个垂直啮合的例子：

垂直啮合可以将运动的方向改变90度，也是常用的齿轮用法。

在一些应用齿轮的场景，我们想传递动力，又不想改变动力的方向，这时候怎么办呢？负负得正，可以在两个齿轮中间增加一个齿轮，使得第一个齿轮和第三个齿轮的转动方向相同。中间增加的这个齿轮我们称之为惰[duò]轮。

3、改变运动的速度

还以这张图为例，大齿轮带动小齿轮，大齿轮每转一个齿，因为大齿轮和小齿轮是啮合的，所以小齿轮也跟着转一个齿，大齿轮转一圈，小齿轮就要转超过一圈。

那么，转一圈的大齿轮带动小齿轮转几圈呢？我们来计算一下，上图的大齿轮是40个齿，小齿轮是24个齿，所以大齿轮转一圈小齿轮转40÷24=1又2/3约等于1.67圈。在这个例子中，我们把主动轮(大齿轮)除以从动轮(小齿轮)的比值叫做齿轮的传动比：

传动比 = 主动轮的齿数 ÷ 从动轮的齿数

传动比大于1的时候，从动轮转的快，这样的齿轮就是加速装置，相反地，传动比小于1的时候，主动轮转的快，就是减速装置。

一级考试实操模型中的手摇风扇，就是一个典型的加速装置，因为我们希望风扇转的快，才能带来更多的凉风。

小结一下，齿轮的三个作用：

除了平行啮合的齿轮和垂直啮合的齿轮外，齿轮还有几种常用的用法：

齿轮和蜗杆的组合：

齿轮和蜗杆的组合

上图中，齿轮下面的螺旋结构就是蜗杆。蜗杆常用来传递垂直交错的动力。齿轮和蜗杆的组合有一个重要的特性，即蜗杆可以轻易转动齿轮，而齿轮无法带动蜗杆转动。

齿轮和齿条的组合：

齿轮和齿条的组合

上图中的组合可以将齿轮的圆周运动转化为齿条的直线运动。

齿轮的知识点到这里就讲的差不多了，和其它运动机械结构相比，齿轮的啮合运动特性使得齿轮可以准确传递运动，传动力大，同时，缺点也是因为运动必须啮合，所以轮齿容易损坏断裂，噪音也比较大。

最后，鲸鱼叔叔给同学们提一个小问题：如果让我们用积木搭建一个摩天轮，应该怎么搭？摩天轮是加速还是减速装置？

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