人工智能二级考试理论知识点

双动式棘轮机构
可变向式棘轮机构
1.棘轮扳手。利用棘轮机构原理制造的快速扳手。例如：棘轮梅花扳手，棘轮六角扳手。
2.工业棘轮产品。一种手动螺丝松紧工具，单头、双头多规格活动柄棘轮梅花扳手（固定孔的）。是由不同规格尺寸的主梅花套和从梅花套通过铰接键的阴键和阳键咬合的方式连接的。由于一个梅花套具有两个规格的梅花形通孔，使它可以用于两种规格螺丝的松紧，从而扩大了使用范围，节省了原材料和工时费用。活动扳柄可以方便地调整扳手使用角度。这种扳手用于螺丝的松紧操作，具有适用性强，使用方便和造价低的特点。
2.当圆柱凸轮回转时，凹槽侧面迫使摆动从动件摆动，从而驱使与之相连的刀架运动。至于刀架的运动规律则完全取决于凹槽的形状。
注意问题
1、凸轮机构的优点
只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便，因此在自动机床、轻工机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛应用。
知识点一：
1、齿轮：
凸轮，棘轮
（一）凸轮：
凸轮指的是机械的回转或滑动件（如轮或轮的突出部分），它把运动传递给紧靠其边缘移动的滚轮或在槽面上自由运动的针杆，或者它从这样的滚轮和针杆中承受力。凸轮随动机构可设计成在其运动范围内能满足几乎任何输入输出关系一对某些用途来说，凸轮和连杆机构能起同样的作用（二学的取舍常随设计人而定——泽者注），对于两者都可以用的工作说，凸轮比连杆机构易于设计，并且凸轮还能做许多连杆机构所不能做的事情，从另一方面来说，凸轮构比连杆机易于制造。[
（2）增大压力；
（3）化滚动摩擦为滑动摩擦；
减小有害摩擦的方式
（1）用滚动摩擦代替滑动摩擦；
（2）使接触面分离【在物体接触面形成一层气垫或磁悬浮】；
（3）减小压力；
（4）减小物体接触面粗糙程度。
在工程技术中人们往往通过施加润滑油的方法来减少摩擦，研究这个问题的科学称为摩擦学，它是机械制造的一个分支科学。
固体摩擦
两个固体面互相摩擦。假如两个固体面的材料选择不当或它们之间相互施加的压力非常大的话，那么固体摩擦就会造成磨损。在不使用润滑油或润滑油失效的情况下会造成固体摩擦。
公式：F=μ×FN：FN：正压力（不一定等于施力物体的重力）μ：动摩擦因数(是数值，无单位）摩擦力的单位N（牛顿）
测量
使用弹簧测力计，用钩子钩上被测物体，在水平桌面上（相对的）进行匀速直线运动，弹簧测力计上的示数即是被测物体的摩擦力的大小（粗略）弹簧的拉力等于摩擦力。加速运动，摩擦力不变.
（三）能量的转化与守恒
一、能量的相互转化
1．各种形式的能量有：电能、热能、化学能、生物能，机械能（包括动能和势能）、光能、太阳能、水能、风能，原子核能、地热能、潮汐能等。
2．能量的相互转化实质上是能量的转移和转化过程，包括“消耗能量”、“利用能量”和“获得能量”。能量的转化普遍存在，如动能转化为势能，化学能转化为电能，生物能转化为势能，电能转化为光能和热能等。
公式
摩擦力的符号为f。
两个互相接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫做摩擦力
条件
第一：物体间相互接触；
第二：物体间有相互挤压作用；
第三：物体接触面都粗糙；
第四：物体间有相对运动趋势或相对运动；
增大有益摩擦的方法
（1）增大接触面粗糙程度；
摩擦力内最大的区分是静摩擦力与其它摩擦力之间的区别。有人认为静摩擦力实际上不应该算作摩擦力。其它的摩擦力都与耗散有关：它使得相互摩擦的物体的相对速度降低，并将机械能转化为热能。
固体表面之间的摩擦力分滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦、滚压摩擦和转动摩擦。在工程技术中人们使用润滑油来降低摩擦。假如相互摩擦的两个表面被一层液体隔离，那么它们之间可以产生液体摩擦，假如液体的隔离不彻底的话，那么也可能产生混合摩擦。气垫导轨是利用气体摩擦来工作的。润滑油和气垫导轨的工作原理都是利用“用液体或气体（即流体）摩擦来代替固体摩擦”来工作的。
1、势能
势能是指物体（或系统）由于位置或位形而具有的能。例如，举到髙处的打桩机重锤具有势能，故下落时能使它的动能增加并对外界做功，把桩打入土中；张开的弓具有势能，故在释放能时对箭做功，将它射向目标。
2、热能
物质内部原子分子热运动的动能，温度愈高的物质所包含的热能愈大。热机是膨胀的水蒸气把它的热能变成了热机的动能
假如润滑油、液体或气体沿一个固体表面流动，其流速会受摩擦力的影响而降低。固体表面的构造对这个摩擦力的影响比较小，最主要的是流体的横截面面积。其原因是不仅在流体与固体的交面有摩擦力，流体内部不同的层之间也有内部摩擦，流体离固体表面的距离不同，其流速也不同。
一个相对于一个流体运动的物体受到阻力。这个阻力与它的运动方向相反。在层流的情况下这个阻力与它的速度成比例，在紊流中这个阻力与它的速度的平方成比例。有时一个物体同时受到阻力和摩擦力，比如一辆汽车在运动时既受到空气的阻力也受到其轮胎的滚动摩擦。[1]（摩擦力有时能使物体运动，与阻力不同。）
主要类型
轮齿式棘轮机构结构简单、制造方便、工作可靠，棘轮转角的大小可进行有级调节，但由于回程时棘爪在棘轮齿背上滑行，容易磨损，并产生噪音。另外，为使棘爪能顺利啮人棘轮轮齿间，棘爪的位移必须大于棘轮运动角的相应位移，这就存在空程并产生冲击。摩擦式棘轮机构无上述缺点，且从动轮的转角可实现无级调节，但由于接触表面间易发生滑动，因而其运动的准确性和可靠性比轮齿式棘轮机构差。一般情况下，棘轮机构不适合用于高速或运动精度要求高的场合。[2]
棘轮结构
棘轮是组成棘轮机构的主要构件。弹簧迫使止动爪和棘轮保持接触。其中摇杆空套在棘轮轴上，棘爪装在摇杆上，而棘轮则用键固联在从动轴上。[1]
工作原理
当主动件摇杆逆时针摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，推动棘轮转过一个角度，此时，止动爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件摇杆顺时针摆动时，止动爪阻止棘轮沿顺时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，故棘轮静止不动。这样，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便作单向的间歇运动。其中，主动件的往复摆动可由摆动从动件凸轮机构、曲柄摇杆机构或由液压传动和电磁装置等得到。[1]
2、凸轮机构的缺点
1)凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；
2)凸轮轮廓精度要求较高，需用数控机床进行加工；
3)从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。
（二）棘轮
棘轮（ratchet），定义为一种外缘或内缘上具有刚性齿形表面或摩擦表面的齿轮，是组成棘轮机构的重要构件。[1]由棘爪推动作步进运动，这种啮合运动的特点是棘轮只能向一个方向旋转，而不能倒转。
3.棘轮（乐器）是敲击乐器的一种。原理和工业用的棘轮一样，装有一个只能单方向转动的齿轮，以及在齿牙边装上数块薄木片。当齿轮转动时，齿牙触及薄木片令到其弯曲，及后木片反弹回原位并接触下一个齿牙，期间两者的磨擦及撞击产生了“啪、啪”声的声响。
棘轮效应，又称制轮作用，是指人的消费习惯形成之后有不可逆性，即易于向上调整，而难于向下调整。
棘轮机构常用于实现进给、转位或分度、制动以及超越离合等运动。棘轮机构的类型，特点及应用如表：
棘轮类型
特点
应用
齿式棘轮（机构）
单动式棘轮机构
外缘或内缘上具有刚性轮齿；棘轮转角只能是相邻两齿所夹中心角的倍数，只能有级地进行调节。结构简单、制造方便、运动可靠，但容易引起噪声和齿尖磨损，传动平稳性差。
常用于牛头刨床中工作台的横向进给装置。
结构分类
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。
一般按外形可分为三类：
①盘形凸轮：凸轮为绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件；
②移动凸轮：凸轮相对机架作直线移动；
③圆柱凸轮：凸轮是圆柱体，可以看成是将移动凸轮卷成一圆柱体。
按从动件的形状分类：
①顶尖式从动件；
②滚子式从动件；
③平底式从动件；
凸轮间歇分度机构
3、物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。
生活中常见的能量转化：
1、电灯泡将电能转化成光能和内能（热能：灯开久了表面会发热）；2、电吹风将电能转化成动能和内能；3、电风扇将电能转化成机械能（包括动能和势能）；4、电炉、电饭锅、电热器将电能转化成内能；5、电热孵化器工作将电能转化成内能；6、电熨斗将电能转化成内能；
凸轮机构（cam mechanism）一般是由凸轮、从动件（follower）和机架三个构件组成的高副机构。凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使它获得一定规律的运动．凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中。
简单凸轮结构
凸轮机构通常由两部份动件组成，即凸轮与从动子(follower)，两者均固定于座架上。凸轮装置是相当多变化的，故几乎所有任意动作均可经由此一机构产生。
④曲底式从动件。
按从动件的运动形式分类：
①直动从动件；
②摆动从动件。
按凸轮与从动件维持运动副接触的方式分类：
①力封闭方式；
②几何形封闭方式；
胶印机中应用最多的是盘形凸轮、滚子式从动杆凸轮。
用途应用
1.气阀杆的运动规律规定了凸轮的轮廓外形。当矢径变化的凸轮轮廓与气阀杆的平底接触时，气阀杆产生往复运动；而当以凸轮回转中心为圆心的圆弧段轮廓与气阀杆接触时，气阀杆将静止不动。因此，随着凸轮的连续转动，气阀杆可获得间歇的、按预期规律的运动。
凸轮可以定义为一个具有曲面或曲槽之机件，利用其摆动或回转，可以使另一组件—从动子提供预先设定的运动。从动子之路径大部限制在一个滑槽内，以获得往覆运动。在其回复的行程中，有时依靠其本身之重量，但有些机构为获得确切的动作，常以弹簧作为回复之力，有些则利用导槽,使其在特定的路径上运动。[3]
作用
凸轮机构主要作用是使从动杆按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运动。
2:摩擦力