棘輪裝置樂高作用

㈠ 減速機棘輪裝置結構及作用

棘輪機構的類型(Types of Ratchet Mechanism)
常用棘輪機構可分為輪齒式與摩擦式兩大類：

1、輪齒式棘輪機構(Tooth Ratchet Mechanism)

按嚙合方式可分成外嚙合(externally meshed，如圖7-1所示)和內嚙合(internally meshed，如圖7-2所示)棘輪機構。根據棘輪的運動又可分為兩種情況：

(1) 單向式棘輪機構

單向式棘輪機構的特點是擺桿向一個方向擺動時，棘輪沿同一方向轉過某一角度；而擺桿向另一個方向擺動時，棘輪靜止不動(如圖7-1)。雙動式棘輪機構，擺桿的往復擺動，都能使棘輪沿單一方向轉動，棘輪轉動方向是不可改變的(如圖7-3)。

圖 7-2 圖 7-3

(2)雙向式棘輪機構

若將棘輪輪齒做成短梯形或矩形時，變動棘爪的放置位置或方向後，可改變棘輪的轉動方向。棘輪在正、反兩個轉動方向上都可實現間歇轉動。

圖 7-4

2、摩擦式棘輪機構(Friction Ratchet Mechanism or Silent Ratchet Mechanism)

(1) 偏心楔塊式棘輪機構

偏心楔塊式棘輪機構的工作原理與輪齒式棘輪機構相同，只是用偏心扇形楔塊代替棘爪，用摩擦輪代替棘輪。利用楔塊與摩擦輪間的摩擦力與楔塊偏心的幾何條件來實現摩擦輪的單向間歇轉動。

a)

b)

圖 7-5

(2) 滾子楔緊式棘輪機構

圖7-6為常用的摩擦式棘輪機構，構件1逆時針轉動或構件3順時針轉動時，在摩擦力作用下能使滾子2楔緊在構件1、3形成的收斂狹隙處，則構件1、3成一體，一起轉動；運動相反時，構件1、3成脫離狀態。

圖 7-6

三、棘輪機構的特點和應用(Features and Application of Ratchet Mechanism)

輪齒式棘輪機構結構簡單，易於製造，運動可靠，從動棘輪轉角容易實現有級調整，但棘爪在齒面滑過引起雜訊與沖擊，在高速時尤為嚴重。故常於低速、輕載的場合用作間歇運動控制。

摩擦式棘輪機構傳遞運動較平穩，無噪音，從動件的轉角可作無級調整。但難以避免打滑現象，因而運動准確性較差，不適合用於精確傳遞運動的場合。
四、棘輪機構設計中的主要問題(Main Problems in Ratchet Mechanism Design)

1、棘輪齒形的選擇

最常見的棘輪齒形為不對稱梯形，如圖7-12所示。為了便於加工，當棘輪機構承受載荷不大時，可採用三角形棘輪輪齒（見圖7-1和圖7-9），三角形輪齒的非工作齒面可作成直線型和圓弧形。雙向式棘輪機構，由於需雙向驅動，因此常採用矩形或對稱梯形作為棘輪齒形(圖7-4)。

2、棘輪轉角大小的調整

(1) 採用棘輪罩
採用棘輪罩，使棘爪的部分行程沿棘輪罩表面滑過，若改變棘輪罩位置，即可調整棘輪轉角的大小，如圖7-9所示。
(2) 改變擺桿擺角
圖7-10所示棘輪機構中，通過改變曲柄搖桿機構曲柄長度OA的方法來改變搖桿擺角的大小，從而調整棘輪機構轉角的大小。

圖 7-9 圖 7-10

(3) 多爪棘輪機構
要使棘輪每次轉動小於一個輪齒所對的中心角γ時，可採用棘爪數為n的多爪棘輪機構。如圖7-11所示n=3的棘輪機構，三棘爪位置依次錯開γ/3，當擺桿轉角1在[γ/3，γ] 范圍內變化時，三棘爪依次落入齒槽，推動棘輪轉動相應角度2為[γ/3，γ] 范圍內γ/3整數倍，即棘輪轉角為γ/3或2γ/3。

圖 7-11

3、棘輪機構的可靠工作條件

(1) 棘爪可靠嚙合條件
圖7-12中，θ為棘輪齒工作齒面與徑向線間的夾角，稱齒面角，L為棘爪長，O1為棘爪軸心，O2為棘輪軸心，嚙合力作用點為P（為簡便起見，設P點在棘輪齒頂），當傳遞相同力矩時，O1位於O2P的垂線上，棘爪軸受力最小。

為使棘爪能順利地滑入棘輪齒根，要求齒面角θ大於摩擦角，即是棘爪受的總反作用力FR的作用線必須在棘爪軸心O1和棘輪軸心O2之間穿過。

圖 7-12

(2) 偏心塊楔緊條件
對於圖7-5a 所示的偏心楔塊式棘輪機構，擺桿逆時針轉動時，輪3對楔塊2在接觸點A作用正壓力FN與摩擦力fFN。正壓力FN有松開楔塊的作用，要使楔塊楔緊棘輪3，應使FN與fFN對O2的矩滿足

故 tan < f = tan

即

圖 7-5 a)

式中，為摩擦角；為楔塊廓線升角。因此偏心塊楔緊條件為：楔塊廓線升角小於摩擦角。也可用摩擦輪對偏心楔塊總反力FR的作用線必須通過兩回轉中心O1和O2的連接線段來判定。

(3) 滾子楔緊條件
圖7-6所示滾子楔緊式棘輪機構，滾子受力情況如圖7-13所示。圖中當套筒1逆時針方向轉動時，在摩擦力FA作用下，滾子2有逆時針滾動的趨勢，因此星輪3在接觸點B對滾子有圖示摩擦力FB。摩擦力FA與FB使滾子楔緊，其夾角為楔緊角β，而滾子2在接觸點A、B的正壓力FNA和FNB欲將滾子擠向楔形大端而松開。因此滾子楔緊條件為：楔緊角小於兩倍的摩擦角。但β角選擇過小，反向運動時滾子將不易退出楔緊狀態。即：

回答人的補充 2009-08-02 12:11 減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機（馬達）的回轉數減速到所要的回轉數，並得到較大轉矩的機構。在目前用於傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建築用的重型機具，機械工業所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鍾表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，且在工業應用上，減速機具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。減速機的作用主要有：
1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。
2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機都有一個慣量數值。
減速機的工作原理
減速機一般用於低轉速大扭矩的傳動設備，把電動機.內燃機或其它高速運轉的動力通過減速機的輸入軸上的齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數之比，就是傳動比。

㈡ 72個積木課程中常見名詞解釋來咯！（建議收藏）

平時我們上課的時候是不是有很多名詞不太懂呢？今天我們就一起來看看這些名詞都是什麼意思吧！學會之後我們就知道怎樣去給我們的孩子講解了哦！

一起往下看：

1、功率 (W)

能量轉移的速率。做功的速率稱作功率。功率的電單位是瓦特 (W)。

2、機械能

可以直接用來在機械繫統組件中做功的勢能或動能。

3、距離

兩物體之間相隔的物理長度，以數字單位表示。

4、摩擦力

一個表面在另一個表面上滑動時所遇到的阻力，例如，當軸在軸孔中轉動時或者搓手時。

5、勢能

由於各物體間存在相互作用而具有的、由各物體間相對位置決定的能叫勢能。它是一種能量儲存形式。舉高於地面的物體具有勢能。拉長的橡皮筋或彈簧具有勢能。

6、速度

物體移動的速率。

7、太陽輻射

太陽散射的輻射電磁能，包括紫外線和紅外線以及可見光。

8、再生能源

取自諸如太陽、風和流水等用之不竭的天然資源的能源。

9、重力勢能

物體由於其垂直高度、質量和地球引力而具備的勢能。參見「勢能」。

10、轉矩

造成旋轉運動所施加的力，也稱作力矩。

11、質量 (kg）

國際單位制中表示質量的基本單位是千克 (kg)。質量是物體所含物質的數量。參見「重力」(N)。

12、力 (N)

重力用於計量地心引力對物體施加的力。由於重力受地心引力影響，一個物體在月球上的重力可能比在地球上小，這是因為月球重力場強度更小的緣故。重力是一種力，以牛頓 (N) 計量。

13、彈性勢能

材料彈性形變產生的勢能。參見「勢能」。

14、齒輪

帶齒的輪子或嵌齒輪。齒輪的輪齒相互嚙合可傳輸運動。通常稱為正齒輪。

15、槽輪

有凹邊的滑輪。凹槽用於控制繩子、皮帶或纜繩，使之不從輪子上滑落。

16、傳動比

可以表明驅動齒輪完成一次完整旋轉時從動齒輪轉數的數值。傳動比可以通過將從動齒輪的齒數除以驅動齒輪的齒數得出。傳動比 1:4 的意思是，驅動齒輪每轉動 1 圈，從動齒輪轉動 4 圈。

17、傳動裝置

具有一個輸入和一個或多個輸出的齒輪或滑輪系統。變速箱和時鍾都含有傳動裝置

18、從動齒輪

通常是由其他齒輪、滑輪或杠桿驅動的齒輪、滑輪或杠桿。也可以是由凸輪驅動的杠桿。

19、從動件

通常是由其他齒輪、滑輪或杠桿驅動的齒輪、滑輪或杠桿。也可以是由凸輪驅動的杠桿。

20、定滑輪

改變作用力的方向。定滑輪不隨負載一起移動。

21、動滑輪

改變提起負載所需的作用力的大小。動滑輪隨負載一起移動。

22、動能

與物體速度相關的物體的能量。物體運動速度越快，動能越大。另請參見「勢能」。

23、惰齒輪

由傳動器轉動，然後再帶動另一個從動件轉動的齒輪或滑輪。它不會改變機器內部的力。

24、二類杠桿

負載在作用力和支點之間。這類杠桿可增大作用力傳遞的力，從而可以更輕松地提升負載。

25、作用力

人或其他物體施加在機器上的力或力量。

26、軸

一種穿過輪子中心或穿過凸輪不同部件的桿。它可以通過 汽車 上的傳動裝置將力從發動機傳輸至車輪，或者在使用一根粗繩上搖一隻桶時，它可以通過輪子把來自手臂的力傳輸至軸。

27、負載

結構可以承受的任何力，例如重量或質量。它也能指作用於機器的阻力。

28、構件

結構中各個部件的名稱，例如，門框由兩個直立構件和一個橫向構件。

29、冠狀齒輪

一側輪齒突出，看起來像皇冠。將它與常規正齒輪嚙合，可將運動角度轉動 90 。

30、滑輪

與皮帶、鏈條或繩子結合使用的帶有凹邊的輪。

31、滑輪組

一個活動框架中具有一個或多個滑輪，環繞滑輪的繩子或（滑車組）鏈條連接在一個或多個定滑輪上。滑輪組隨負載一起移動，可減小提起負載所需要的作用力。

32、滑移

皮帶或繩子滑移，在滑輪上通常用作安全功能。

33、機器

一種使工作更簡單或更快的設備。機器通常含機構。

34、機械效益

作用力增加的比率，可以在力、速度或距離方面帶來優勢。

35、棘輪機構

一種由杠桿或楔子（棘爪）與齒輪（棘輪）組成的裝置，可使齒輪僅朝一個方向轉動。

36、加速度

速度增加的快慢。如果一輛車正在加速，那麼這輛車會行駛得更快。

37、堅固

堅固的材料不易拉伸或彎曲，並且在負載的情況下不變形。

38、減速傳動裝置

小驅動齒輪帶動較大從動齒輪轉動並增大作用力傳遞的力。但是從動齒輪轉動的速度會變慢。

39、均衡

所有作用力相互抵消從而達到平衡的一種穩定狀態。

40、控制機構

自動調節操作的機構。棘輪會阻止軸向錯誤方向轉動。

41、拉力

結構中以相反方向拉動、試圖拉伸結構的力。

42、拉繩

連接負載或滑輪系統的任何承重繩（如纜索或繩）。

43、理想機械效益

理想機器在理想環境下的性能測量值。在計算理想機械效益時不考慮摩擦力等變數。

44、力

推或拉。

45、連桿機構

機械連桿機構通過一系列由活動支點連接的桿或梁，傳遞運動和力。大力鉗、剪刀式升降機、縫紉機和車庫門鎖均含連桿機構。

46、聯接

結構中承受拉力的構件。聯結可防止結構中的部件分開，也就是說，它們將構件「連接」在了一起。

47、螺距

螺釘完成一次完整旋轉 (360º) 的移動距離。

48、配重

一種通常由為減小或消除其他力的作用而使用的某物體的重量所提供的力。吊車會利用起重臂短臂上的一個大混凝土塊來抵消另一個長臂上的負載的不平衡作用。

49、皮帶

可伸展纏繞兩個滑輪使一個滑輪帶動另一個滑輪轉動的一條連續帶子。

50、平衡力

當作用於一個物體的所有力大小相等且方向相反時，則該物體穩定且靜

止不動。另請參見「均衡」。

51、平均速率

物體的平均移動率。

51、起重臂

起重機上懸掛承重繩的吊臂。

52、驅動齒輪

力傳至機器首先經過的機器部件，通常為齒輪、滑輪、杠桿、曲柄或軸。

53、曲柄

以適當的角度連接軸的臂或把手，使軸易於轉動。

54、RPM

每分鍾轉數。通常用以測量電機的速度。樂高電機在無載情況下（即當電機沒有驅動機器時）的轉速為大約 400 rpm。

55、實際機械效益

真實機器的性能測量值。在計算實際機械效益時考慮摩擦力等所有變數。

56、速度

有特定方向的速率。要計算一輛車的速率，用行駛的距離除以行駛時間。

57、凸輪

一種旋轉並帶動一個從動件轉動的非圓形輪子。它能夠將凸輪的旋轉運動轉換為從動件的往復運動或擺動。有時，偏離中心安裝在軸上的圓形輪也用作凸輪。

58、蝸輪

具有一種像螺釘一樣的螺旋齒的齒輪。將它與小齒輪嚙合可以慢慢地產生巨大的力。

59、效率

用於測量輸入機器的力有多少輸出為有用功。摩擦力時常會導致大量能量的浪費，降低機器的效率。

60、小齒輪

與齒條齒輪或蝸輪嚙合的一種齒輪的別名。

61、斜齒輪

輪齒切割角度為 45 的齒輪。當兩個斜齒輪相互嚙合時，它們可將軸和運動的角度轉變 90 。

62、斜面

用來提升物體傾斜表面或斜坡，一般比直接提升物體更省力。凸輪是一種特別的連續斜面。

63、壓力

結構中以相反方向推動、試圖擠壓結構的力。

64、一類杠桿

支點在作用力和負載之間。長作用力臂搭配短負載臂可增大負載臂端的力。

65、應變數

針對自變數觀察和測量的變數。應變數會隨自變數的變化而變化。

66、增速傳動裝置

大驅動齒輪帶動較小從動齒輪轉動並減小作用力傳遞的力。但是從動齒輪轉動的速度會變快。

67、支撐

結構中受壓的構件。支撐可防止結構中的部件向彼此移動。

68、質量

質量是指物體中含有的物質的量。在地球上，你的重力等於你的體重，例如 70 kg。在太空中，你會感覺失重 – 但是你的質量仍然為 70 kg。人們常常會將質量和重量相混淆。

69、不平衡力

不能被大小相等、方向相反的力阻擋的力。受不平衡力作用的物體一定會先以某種方式移動；例如，不平衡的蹺蹺板。

70、浮力

浮力是作用於物體上的使物體漂浮的向上的力。如果物體的浮力比其重力大，則該物體會漂浮；如果物體的重力比浮力大，則該物體會下沉。

71、復位

將刻度盤上的指針再次調節歸零。例如，將測量車的刻度盤復位。

72、角度

兩條線或兩個面相交的地方； 一條線到另一條線的傾角； 以「度」或

「弧度」計量。

本期文章我們就分享到這里啦！我們下期文章見哦！

㈢ 十四、樂高-吊車

課程要點：

1、學習吊車如何旋轉？

2、棘輪裝置如何控制繩索？

3、在電機的速度不同的情況下，吊車會出現什麼情況？

引入：思考在工地上的，工人叔叔是怎麼吊起重物的？

在碼頭上又是怎麼把重物吊起來的呢？                                                   

你們見過吊車嗎？知道吊車為什麼能把重物吊起來嗎？   

                         

吊車是一種廣泛用於港口、車間、電力、工地等地方的起吊搬運機械，吊車的用處在於吊裝設備、搶險、起重、機械、救援。

吊車的工作原理：在起重臂裡面的下面有一個轉動捲筒，上面繞鋼絲繩，鋼絲繩通過在下一節臂頂端上的滑輪，將上一節起重臂拉出去，依此類推。縮回時，捲筒倒轉回收鋼絲繩，起重臂在自重作用下回縮。                  搭建吊車     

                                     

編寫吊車的程序，觀察它的運動軌跡，試著解釋它的工作原理           

                                               

㈣ 棘輪機構的應用

棘輪機構的主要用途有：間歇送進、制動和超越等，以下是應用實例。 圖示的棘輪機構可以用來實現快速超越運動。運動由蝸桿傳到蝸輪，通過安裝在蝸輪上的棘爪3驅動棘輪固連的輸出軸5按圖示方向慢速轉動。當需要軸快速轉動時，可按輸出軸的方向快速轉動輸出軸上的手柄，這時由於手動轉速大於蝸輪轉速，所以棘爪在棘輪齒背滑過，從而在蝸輪繼續轉動時，可用快速手動來實現輸出軸超越蝸輪的運動。

㈤ 棘輪機構與擒縱機構的區別

棘輪機構用於止退，在鍾表機構表現在旋緊發條的止退作用，發條在鍾表內部起動力源作用。而擒縱叉機構則作為條件放行。其條件就是按照鍾擺的節奏（頻率）制約運轉。擺錘帶動的T型部件叫做擒縱叉。

㈥ 棘輪有哪些主要類型，有什麼產品應用

棘輪的主要類型：
輪齒式棘輪機構結構簡單、製造方便、工作可靠，棘輪轉角的大小可進行有級調節，但由於回程時棘爪在棘輪齒背上滑行，容易磨損，並產生噪音。另外，為使棘爪能順利嚙人棘輪輪齒間，棘爪的位移必須大於棘輪運動角的相應位移，這就存在空程並產生沖擊。摩擦式棘輪機構無上述缺點，且從動輪的轉角可實現無級調節，但由於接觸表面間易發生滑動，因而其運動的准確性和可靠性比輪齒式棘輪機構差。一般情況下，棘輪機構不適合用於高速或運動精度要求高的場合。
棘輪機構常用於實現進給、轉位或分度、制動以及超越離合等運動。棘輪機構的類型，特點及應用：
1、齒式棘輪（機構）：外緣或內緣上具有剛性輪齒；棘輪轉角只能是相鄰兩齒所夾中心角的倍數，只能有級地進行調節。結構簡單、製造方便、運動可靠，但容易引起雜訊和齒尖磨損，傳動平穩性差。常用於牛頭刨床中工作台的橫向進給裝置。
2、摩擦式棘輪（機構）：通過棘爪與棘輪之間的摩擦力來傳遞運動，實現棘輪無級的間歇運動。常用於機床和自動機的進給機構上，也常用作停止器或制動器。
3、超越式棘輪（機構）：除了常用於實現間歇運動外，還能實現超越運動，即從動件可以超越主動件而轉動。常用於自行車後輪軸上。
棘輪的產品應用：
1、棘輪扳手。利用棘輪機構原理製造的快速扳手。例如：棘輪梅花扳手，棘輪六角扳手。
2、工業棘輪產品。一種手動螺絲松緊工具，單頭、雙頭多規格活動柄棘輪梅花扳手（固定孔的）。是由不同規格尺寸的主梅花套和從梅花套通過鉸接鍵的陰鍵和陽鍵咬合的方式連接的。由於一個梅花套具有兩個規格的梅花形通孔，使它可以用於兩種規格螺絲的松緊，從而擴大了使用范圍，節省了原材料和工時費用。活動扳柄可以方便地調整扳手使用角度。這種扳手用於螺絲的松緊操作，具有適用性強，使用方便和造價低的特點。
3、棘輪（樂器）是敲擊樂器的一種。原理和工業用的棘輪一樣，裝有一個只能單方向轉動的齒輪，以及在齒牙邊裝上數塊薄木片。當齒輪轉動時，齒牙觸及薄木片令到其彎曲，及後木片反彈回原位並接觸下一個齒牙，期間兩者的磨擦及撞擊產生了「啪、啪」聲的聲響。
棘輪效應，又稱制輪作用，是指人的消費習慣形成之後有不可逆性，即易於向上調整，而難於向下調整。

㈦ 樂高課程學什麼呢

根據不用的年齡段教授不同的樂高課程：

1、3—5歲的孩子生理和大腦處在對世界元素的感知、發現階段，以具體形象思維為主，教授孩子使用樂高積木教學搭建不同的主體結構。

通過穿越游戲、樂創工程等趣味性系列主，學習發現問題、分析問題和解決問題。

2、5—6歲的孩子對世界的認識逐漸加深，語言、動手、創新能力有一定的基礎，使用樂高建築類器材，可教孩子們建構出無論功能還是結構都更加復雜與多樣的裝置和現實模型，充滿創新的主題活動，更促進孩子們探索科學的興趣。

3、6—8歲的孩子對世界的認識逐漸加深，語言、動手、創新能力有一定的基礎，也掌握了一定的自然、科學、社會等知識。可以教孩子們建構出無論功能還是結構都更加復雜與多樣的裝置和現實模型，充滿創新的主題活動，不但可以進一步提高孩子們動手能力和想像力。

樂高機器人課程所使用的教具全部是為機器人課程而專門定製的教具，其中包括近百種特殊的材料塊：

①機械部分：齒輪、滑輪、杠桿、棘輪棘爪、蝸輪、蝸桿、不同型號軸；

②動力部分：不同功率的伺服電機；

③感測器部分：顏色感測器、超聲波感測器、紅外感測器、觸動感測器、陀螺儀感測器等；

④中控部分：中央處理器，負責整個裝置的控制與運行；

⑤結構器件部分：各種搭建結構件，如不同型號的梁、板、磚、框架、連接器等。

㈧ 什麼是棘輪,有哪些用途

棘輪機構的工作原理是：當一個運動件作旋轉運動時，要防止它反向專運動，在運動件的外圓做屬成齒形，安裝一個棘爪，運動件要作反向運動時，棘爪就頂在齒上（外圓切線方向），實現了物體一個方向運動。例如修理工用的飛子、手拉葫蘆、管子鉸絲機、盤管器、自行車飛輪等，