乐高齿轮基础教程
乐高齿轮基础教程
撑轴承（就像蓝色的砖块）效果要好于把轴承设置在齿轮的一侧。一对直齿轮的作用之一，就是让输出轴与输入轴以反方向做旋转运动，这一点在动画演示中可以清楚地看到。直齿轮是Technic组建中最常见的齿轮。
在科技系列（Technic）和专家搭建系列（Expert Builder Line）出现之前，就已经有直齿轮了，它们出现在上个世纪60和70年代，是9到42齿的大型齿轮（如下图）。本文对此不作详细介绍。
下图是“标准”的直齿轮。3个浅灰色的（8齿、24齿和40齿）出现于1977年，目前仍在生产。16齿的浅棕色齿轮1979年面世。深灰色的24齿齿轮，出现于1998年，是老式24齿齿轮更强壮的替代
品。白色的24齿齿轮是“离合”齿轮，当扭矩超出限值时，会产生滑动，在1997年开始被使用。所有这些直齿轮都具有相同的齿形，任意两个齿轮都可以配合使用。同时，这些齿轮的齿数都是8的倍数，在计算齿数比时，非常方便。
“双锥面”齿轮也可以当做直齿轮使用。我们将在锥齿轮部分详细介绍它们。“双锥面”齿轮的轮齿比普通直齿轮更宽，因此能传递更大的扭矩。
锥齿轮
锥齿轮用在两根轴不平行的情况中。锥齿轮可以在两根轴成任意角度的情况下使用，但是LEGO的锥齿轮只使用于两根轴垂直的情况。在下面动画演示中，安装在黄色轴上的红色齿轮是驱动轮，安装在绿色轴上的蓝色齿轮是从动轮。两个齿轮的齿数相同，这两根轴的转动速度也相同。锥齿轮的轮齿形状复杂，在支撑轴上产生的力也很复杂。因此，相对于直齿轮来说，在锥齿轮的支撑轴上使用合适的轴承更为重要。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡齿轮的载荷（尽管
乐高机器人—齿轮篇
乐高机器人---运动篇 令狐采学 8.1简介 灵活的思维造就出了许许多多的机器人，运动使创造物获得了生命，带来无限的乐趣，同时也对自己的创造力进行了挑战。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。 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）。
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 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。 使用传感器让机器人直线运动 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
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 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 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 8齿齿轮传动40齿齿轮，如图3-4所示。 图3-4 8齿传动40齿 例2
40齿齿轮传动8齿齿轮，如图 3-5所示。 例3 40齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-6所示。 例4 24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 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 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 图3-5 40齿传动8齿 图3-6 3个齿轮传动 图3-7 3个齿轮传动
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。传输动力实际上是这个过程中的一个边际效应。 齿轮可以用在每一种动力装置中，比如电动机，手动曲柄，风力发电机，水车等等。在本文中我们设定动力是由电动马达提供的，因为这是乐高科技系统最常用的动力解决方案，而且被齿轮传递的动力可由常量计算。 每个马达根据其型号都有它独有的机械动力。乐高拥有一系列不同型号的马达，有一些可以输出较大的动力。重要的是，马达的机械动力包含两个要素：转速和扭矩。这两者均可通过齿轮传递。 转速就是马达在指定的时间间隔内其传动轴所转的圈数的一个简单数字，转速越高，我们获得的数字就越大。在机械学中，转速通常用“RPM”衡量，即每分钟转动次数。1RPM 指马达传动轴每分钟转一圈，当然这是非常慢的速度。绝大多数乐高马达都提供100RPM以
乐高机器人—齿轮篇之欧阳家百创编
乐高机器人---运动篇 欧阳家百（2021.03.07） 8.1简介 灵活的思维造就出了许许多多的机器人，运动使创造物获得了生命，带来无限的乐趣，同时也对自己的创造力进行了挑战。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。 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）。 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 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，
乐高机器人齿轮篇
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器人，运动使创造物获得了生命，带来无限的乐趣，同时也对自己的创造力进行了挑战。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。 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）。 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 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。
乐高ROBOLAB教程chapter02
第 二 章 绿 带 本章可获得的“技能牌”
2.1 绿带挑战 绿带挑战涉及初级导航者和初级发明家的编程技能。 2.1.1走指定的距离 挑战: 应用导航者级别,设计、搭建 和校准一辆能够行走指定距离的车。 技能牌： 步骤： 实验设置： 在课堂上：老师需要一条线（用电工或装饰胶带）、卷尺和一块没有障碍物的场地（让机器人行驶）。老师还要给学生提供一台装有ROBOLAB软件的计算机，可以为小车编程。 在家：你需要用卷尺校准你的小车（距离和时间的关系）。 一定记住要问教师在课堂中机器人所行驶的地面是什么（例如：地毯还是瓷砖）。 机器人设计: 使用乐高的NXT建造一只由马达驱动的小车。如果这是你的第一个设计挑战，我建议你来制作一辆像第一章中的简单的小车。仿造别人的模型是完全可以的；毕竟你在这次的竞赛中没有对制作技巧进行分级。 编程: 1.在导航者级别中（级别2或更高）为你的车编程，用马达能量级1驱动，使 其行走不同的时间并且记录行走的距离。根据你的设计，典型的时间范围应 当在0 － 5.5秒之间，车对应行走的距离大概是0 － 10英尺。 2.校准时间与距离之间的关系：使用电子表格（Excel）创建一幅图表，显示 你的车在不同行驶时间下行走的距离（尺寸是英寸或厘米）。 z收集到的数据将作为数据点显示在图中。 z你需要为每个数据组加一条趋势线（线性回归) —— 在图中要同时列出回 归的函数式和方差的数值。 使用马达能量级别3和5重复第一步和第二步，并把相应数值描在同一张图表中。 校准图例
3.课堂竞赛 z把你的机器人和校准图带到课堂； z课堂竞赛是看哪个机器人最接近且没有超越指定距离线； z机器人行走的距离到上课时才被告知(你应当复核老师所用的比赛场地类型)； z在教室，教师需要提供用于编程的计算机和ROBOLAB软件； z评分以机器人与指定距离线的远近程度来定； 提示: z使用新的电池，确保电池电量的不同对结果的影响。 z思考你的小车在什么样的速度下会影响校准图准确度。 z对你的校准图的准确度和重复性做出评估。在创建了校准图后,测试一下，用回归函数式预测出行驶的距离。 评分: 成绩中，机器人的准确度占 80%，创意和美观占20%。 精确度 创新和美观 A＋：离线最近 A： 离线在6 英寸以内 B： 离线超过 6 英寸 C： 超过线 D： 启动后车能行驶 F： 未搭建可以演示的东西 A＋：最好 A：卓越 B：好 C：不错 D：无特点 F：惨不忍睹 与以往一样，你必需得到“B—”或更好的成绩才能获取“技能牌”。
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！、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 8 齿齿轮传动40 齿齿轮，如图3-4 所示
图3-4 8 齿传动40 齿例2 40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3 40 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4 24 齿齿轮传动8 齿齿轮传动24 齿齿轮，如图3-7 所示 图3-7 3 个齿轮传动 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
乐高齿轮基础教程
乐高齿轮基础教程 (2013-01-31 09:32:23) 标签：分类：机器人竞 赛班 齿轮 中文乐高 传动比 科技 乐高 教育 从根本上说，齿轮是将旋转运动从一根轴传递到另一根轴的装置。 某些形式的齿轮也可以将旋转运动转化成直线运动。在工业应用中，有几十种不同形式的齿轮，其中的一些在乐高中被复制出来。乐高齿轮的出现，实际上比科技系列(Technic)和专家搭建系列(Expert Builder Line) 还要早，可以追溯到上个世纪60年代的奇丽齿轮套装(Samsonite gear wheels)。下面介绍下各种不同齿轮的功能和用法。 齿数比 看最简单的例子，如果一对齿轮的齿数相同，输入轴和输出轴会以 同样的速度转动。事实上，在大多数情况下，齿轮的作用是在保证优越的机械性能下改变各个轴的速度。就像在乐高中用的简单齿轮一样，只 要数出每个齿轮的齿数，用输出齿轮的齿数除以输入齿轮的齿数，我们就能计算出齿数比。例如，输入齿轮是8个齿、输出齿轮是24个齿， 那么齿数比就是24/8=3。标准表达方法是用与1相比较的带分号表达式，写
成3:1 齿数比3:1是什么意思呢？首先，这是轴的转速比，齿数少的齿轮转的更快些，在这个例子里，8齿齿轮的速度是24齿齿轮的3倍。其次, 扭矩比与齿数比是反比例关系，在这个例子里，8齿齿轮的扭矩是24 齿齿轮的1/3。 当你使用齿轮提高转速时，扭矩会减小，这叫做齿轮增速”可以 用这种方式来保护下游的组件，使其免受电机大扭矩的冲击。当使用齿轮降低转速时，扭矩会增大，这叫做齿轮减速”可以使用这种方法利 用小电机或曲柄来提升重物。有时，你也会选择既不增速、也不减速，只是使用齿轮将扭矩从一点传递到另一点，在这一过程中转速和扭矩都不会发生变化。 直齿轮 直齿轮用于两根平行的轴上。在下面的动画演示中，安装在绿色轴上的灰色齿轮是驱动轮，安装在黄色轴上的红色齿轮是从动轮。注意看, 这两个齿轮的的速度比是3:2,这和它们的齿数比24:16是一样的。再注意看，齿轮上每个齿的轮廓不是平直的，我们称之为渐开线，这种形状可以使齿轮做相对的转动，而不是滑动，这样可以最大限度地减少摩擦力，提高传动效率。我们还会看到，每根轴都有两个Tech nic砖块像轴承一样起支撑作用。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡 齿轮的载荷（尽管每个轴销都可能降低使用效率）。轴承（就像黑色的砖块）越靠近齿轮，其支撑作用就越有效。在齿轮的两侧设置支撑轴承
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。许多涡轮都有独特的性能：蜗杆可以轻松地转动齿轮，但是齿轮无法转动蜗杆——这种应用非常便利，正如您将在下面的移动式起
乐高实验指导书
创新综合实验
目录 第一部分课程总览 (3) 第二部分综合实验 (6) Lab1 光电传感器自动跟踪小车 (6) Lab2 光电传感器测距功能测试 (7) Lab3 光电传感器位移传感应用 (9) Lab4 超声波传感器测试 (10) Lab5 超声波传感器位移传感应用 (12) 第三部分创新实验 a)双轮自平衡机器人； b)碰触传感机器人设计（基于Microsoft Robotics Studio平台）； c)寻线机器人的仿真和建模及实例（基于Lejos-Osek 设计一个机器人的实例）； d)自己提出一个合理的项目
第一部分 课程总览 1．目的与意义 提倡“素质教育”、全面培养和提高学生的创新以及综合设计能力是当前高等工科院校实验教学改革的主要目标之一。为适应素质教育的要求，高等工科院校的实验课程正经历着从“单一型”“验证型”向“设计型”“开放型”的变革过程。我院测试及控制类课程《电工电子技术》《测试技术》《微机原理及接口技术》等课程涵盖了机械设备及加工过程测试控制相关的电子电路、传感器、信号处理、接口、控制原理、测控计算机软件等理论及技术，具有综合性、实践性强的特点，但目前各课程的实验教学存在着孤立、分散、缺乏系统性的问题。为促进机械工程学科学生对于计算机测控技术的工程创新设计能力、促进相关理论知识的理解和灵活应用，本机电一体化创新综合实验以丹麦乐高（LEGO）公司教育部开发的积木式教学组件－智力风暴( MINDSTORMS)为基础进行。 采用LEGO MINDSTORMS 为基础建立开放型创新实验室,并根据我院测试及控制类课程《电工电子技术》《测试技术》《微机原理及接口技术》等课程设计多层次的综合创新实验设计项目，具有技术综合性和趣味性以及挑战性，能有效激发学生的学习兴趣，使学生在实践项目的过程中激发和强化他们的创造力、动手能力、协作能力、综合能力和进取精神；可使学生在实施项目的过程中对材料、机械、电子、计算机硬件、软件均有直观的认知并掌握机械工程测试与控制的综合分析设计能力。 2．实验基础 2.1 LEGO MINDSTORMS 控制器硬件 要求认识和理解RCX、NXT的基本结构，输入输出设备及接口，DCP传感器及接口，并熟练进行连接与操作。 2.2根据具体的实验要求选择适合的软件 ?Microsoft Robotics Studio基础 ?VPL编程 ?Microsoft Robotics Studio软件 ?Robolab软件 ?NXT软件 ?Matlab等等 2.3授课方式： 课堂讲授，编程以自学为主 参考书： a)LEGO快速入门 b)乐高组件和ROBOLAB软件在工程学中的应用 c)ROBOLAB2.9编程指南 d)ROBOLAB研究者指南
乐高齿轮基础教程
乐高齿轮基础教程
撑轴承（就像蓝色的砖块）效果要好于把轴承设置在齿轮的一侧。一对直齿轮的作用之一，就是让输出轴与输入轴以反方向做旋转运动，这一点在动画演示中可以清楚地看到。直齿轮是Technic组建中最常见的齿轮。 在科技系列（Technic）和专家搭建系列（Expert Builder Line）出现之前，就已经有直齿轮了，它们出现在上个世纪60和70年代，是9到42齿的大型齿轮（如下图）。本文对此不作详细介绍。 下图是“标准”的直齿轮。3个浅灰色的（8齿、24齿和40齿）出现于1977年，目前仍在生产。16齿的浅棕色齿轮1979年面世。深灰色的24齿齿轮，出现于1998年，是老式24齿齿轮更强壮的替代
品。白色的24齿齿轮是“离合”齿轮，当扭矩超出限值时，会产生滑动，在1997年开始被使用。所有这些直齿轮都具有相同的齿形，任意两个齿轮都可以配合使用。同时，这些齿轮的齿数都是8的倍数，在计算齿数比时，非常方便。 “双锥面”齿轮也可以当做直齿轮使用。我们将在锥齿轮部分详细介绍它们。“双锥面”齿轮的轮齿比普通直齿轮更宽，因此能传递更大的扭矩。 锥齿轮 锥齿轮用在两根轴不平行的情况中。锥齿轮可以在两根轴成任意角度的情况下使用，但是LEGO的锥齿轮只使用于两根轴垂直的情况。在下面动画演示中，安装在黄色轴上的红色齿轮是驱动轮，安装在绿色轴上的蓝色齿轮是从动轮。两个齿轮的齿数相同，这两根轴的转动速度也相同。锥齿轮的轮齿形状复杂，在支撑轴上产生的力也很复杂。因此，相对于直齿轮来说，在锥齿轮的支撑轴上使用合适的轴承更为重要。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡齿轮的载荷（尽管
乐高齿轮基础教程汇总
乐高齿轮基础教程(2013-01-31 09:32:23) 标签：齿轮 中文乐高 传动比 科技 乐高 教育分类：机器人竞赛班 从根本上说，齿轮是将旋转运动从一根轴传递到另一根轴的装置。某些形式的齿轮也可以将旋转运动转化成直线运动。在工业应用中，有几十种不同形式的齿轮，其中的一些在乐高中被复制出来。乐高齿轮的出现，实际上比科技系列（Technic）和专家搭建系列（Expert Builder Line）还要早，可以追溯到上个世纪60年代的奇丽齿轮套装（Samsonite gear wheels）。下面介绍下各种不同齿轮的功能和用法。 齿数比 看最简单的例子，如果一对齿轮的齿数相同，输入轴和输出轴会以同样的速度转动。事实上，在大多数情况下，齿轮的作用是在保证优越的机械性能下改变各个轴的速度。就像在乐高中用的简单齿轮一样，只要数出每个齿轮的齿数，用输出齿轮的齿数除以输入齿轮的齿数，我们就能计算出齿数比。例如，输入齿轮是8个齿、输出齿轮是24个齿，那么齿数比就是24/8=3。标准表达方法是用与1相比较的带分号表达式，写成3:1。
齿数比3:1是什么意思呢？首先，这是轴的转速比，齿数少的齿轮转的更快些，在这个例子里，8齿齿轮的速度是24齿齿轮的3倍。其次，扭矩比与齿数比是反比例关系，在这个例子里，8齿齿轮的扭矩是24 齿齿轮的1/3。 当你使用齿轮提高转速时，扭矩会减小，这叫做“齿轮增速”，可以用这种方式来保护下游的组件，使其免受电机大扭矩的冲击。当使用齿轮降低转速时，扭矩会增大，这叫做“齿轮减速”，可以使用这种方法利用小电机或曲柄来提升重物。有时，你也会选择既不增速、也不减速，只是使用齿轮将扭矩从一点传递到另一点，在这一过程中转速和扭矩都不会发生变化。 直齿轮 直齿轮用于两根平行的轴上。在下面的动画演示中，安装在绿色轴上的灰色齿轮是驱动轮，安装在黄色轴上的红色齿轮是从动轮。注意看，这两个齿轮的的速度比是3:2，这和它们的齿数比24:16是一样的。再注意看，齿轮上每个齿的轮廓不是平直的，我们称之为渐开线，这种形状可以使齿轮做相对的转动，而不是滑动，这样可以最大限度地减少摩擦力，提高传动效率。我们还会看到，每根轴都有两个Technic砖块像轴承一样起支撑作用。一般来说，每根轴至少需要2个轴承支撑来平衡齿轮的载荷（尽管每个轴销都可能降低使用效率）。轴承（就像黑色的砖块）越靠近齿轮，其支撑作用就越有效。在齿轮的两侧设置支撑轴承（就像蓝色的砖块）效果要好于把轴承设置在齿轮的一侧。一对直齿轮