乐高齿轮传动比计算
1、乐高的齿轮
我们看一下,乐高科技系列中到底有哪些齿轮:
8齿齿轮:最小的乐高齿轮,齿轮较小,无法承受太大的扭矩。
12齿单面锥齿轮:经常用在差速器结构中。
12齿双面锥齿轮:常与20齿双面锥齿轮合用。
16齿齿轮:这是一款相当结实而且用途广泛的齿轮。
带离合的16齿齿轮:应用在各种乐高变速箱结构中,用于不同动力输出要求时候的切换动作。
24齿齿轮:这是乐高科技齿轮系列中最常用的齿轮。
带离合的24齿齿:这个零件会在扭矩足够大时,沿着轴滑动从而保护其他的零件结构。
24齿冠齿轮:能够和其他齿轮进行垂直啮合。
36齿齿轮:最大的锥齿轮,结构坚固。
40齿齿轮:现有乐高配件中最大的齿轮。
差速锁:包含了左右两边两个齿轮,16齿和24齿,都只能在水平方向啮合。此外,两个齿轮都可以连接动力传输环,锁住差速器,“差速锁”由此得名。所以它同时具有差速器和固定轴的作用,在越野车上用途很多。
差速器:一个典型的差速器结构,差速器上的28齿单面锥齿轮由20齿双面锥齿轮驱动,内部连接只能连接3个12齿单面锥齿轮,整体安装在5x7框架中。
转盘:分为大转盘和小转盘。转盘主要用于上下分离的运动。大转盘上下两面都可以驱动,小转盘只能驱动外部带齿的那一面。
轮形结:比同等大小的齿轮更为结实,可以应对较大扭矩的情况,常用在垂直啮合的搭建中。
蜗杆:1、任何齿轮都不能驱动蜗杆,蜗杆只能用作主动齿轮;2、蜗杆的齿槽较深,轴孔较长,啮合非常稳定,在实际运动中具有锁定效果,一旦蜗杆停止转动,能够保持从动轮稳定,这个特点在搭建起重机、叉车、吊桥、绞车和其他需要在电机停止时保持稳定的机械结构时,都非常有用;3、蜗杆的齿数实际上是1(计算传动比的时候千万注意),所以蜗杆在啮合其他任何齿轮时都是减速运动,同时扭矩非常大,而且所占空间小。
齿条:可以应用在转向、开关门、塔吊等线性运动系统中。
2、减速运动与加速运动
用小齿轮驱动大齿轮,可以增加扭矩,减慢速度。这也称作减速运动。
用大齿轮驱动小齿轮,可以加快速度,减小扭矩。这也称作加速运动。
3、主动轮、从动轮和惰轮,输入轴、中间轴、输出轴
下图为齿轮传输动力一个简单示例,电机通过两个齿轮与轮子连接。离动力输入端(电机)最近的齿轮,被称为主动轮。从主动轮接收动力的齿轮,被称为从动轮。
除了主动轮和从动轮,还有一种中间齿轮。在一系列齿轮中,第一个齿轮就是主动齿轮,最后一个齿轮就是从动齿轮。所有中间的齿轮都被称作中间齿轮。它们不影响动力传输的扭矩和速度,因此又被称作惰轮,它们仅会改变齿轮转动的方向。
4、齿轮比及计算
齿轮比,是指两个相互作用的齿轮的齿数之间的关系。相互作用的齿轮是指两个啮合的齿轮,或者以其他方式连接的两个齿轮,如用链条、履带连接,或由橡皮圈连接的两个皮带轮。
齿轮比=从动齿轮的齿数:主动齿轮的齿数
例如齿轮比=24:8=3:1,意味着主动齿轮旋转3圈,从动齿轮才转1圈。
如果齿轮比大于1,则是减速运动,如果齿轮比小于1,则是加速运动,如果齿轮比等于1,则是等速运动。
简单的示例只有,我们再看一看当一个传动结构中存在多组齿轮的情况:
在一个传动结构中存在多组齿轮结构的情况下,只需要将每组的齿轮比相乘,就可以得到最终的齿轮比。这样,我们可以知道上面的齿轮结构是一个减速结构。
大家可以尝试搭建下面的驱动结构,然后按照前文所述的方法,计算一下该结构的传动比。
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