棘轮装置乐高作用

㈠ 减速机棘轮装置结构及作用

棘轮机构的类型(Types of Ratchet Mechanism)
常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类：

1、轮齿式棘轮机构(Tooth Ratchet Mechanism)

按啮合方式可分成外啮合(externally meshed，如图7-1所示)和内啮合(internally meshed，如图7-2所示)棘轮机构。根据棘轮的运动又可分为两种情况：

(1) 单向式棘轮机构

单向式棘轮机构的特点是摆杆向一个方向摆动时，棘轮沿同一方向转过某一角度；而摆杆向另一个方向摆动时，棘轮静止不动(如图7-1)。双动式棘轮机构，摆杆的往复摆动，都能使棘轮沿单一方向转动，棘轮转动方向是不可改变的(如图7-3)。

图 7-2 图 7-3

(2)双向式棘轮机构

若将棘轮轮齿做成短梯形或矩形时，变动棘爪的放置位置或方向后，可改变棘轮的转动方向。棘轮在正、反两个转动方向上都可实现间歇转动。

图 7-4

2、摩擦式棘轮机构(Friction Ratchet Mechanism or Silent Ratchet Mechanism)

(1) 偏心楔块式棘轮机构

偏心楔块式棘轮机构的工作原理与轮齿式棘轮机构相同，只是用偏心扇形楔块代替棘爪，用摩擦轮代替棘轮。利用楔块与摩擦轮间的摩擦力与楔块偏心的几何条件来实现摩擦轮的单向间歇转动。

a)

b)

图 7-5

(2) 滚子楔紧式棘轮机构

图7-6为常用的摩擦式棘轮机构，构件1逆时针转动或构件3顺时针转动时，在摩擦力作用下能使滚子2楔紧在构件1、3形成的收敛狭隙处，则构件1、3成一体，一起转动；运动相反时，构件1、3成脱离状态。

图 7-6

三、棘轮机构的特点和应用(Features and Application of Ratchet Mechanism)

轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动可靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严重。故常于低速、轻载的场合用作间歇运动控制。

摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音，从动件的转角可作无级调整。但难以避免打滑现象，因而运动准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合。
四、棘轮机构设计中的主要问题(Main Problems in Ratchet Mechanism Design)

1、棘轮齿形的选择

最常见的棘轮齿形为不对称梯形，如图7-12所示。为了便于加工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采用三角形棘轮轮齿（见图7-1和图7-9），三角形轮齿的非工作齿面可作成直线型和圆弧形。双向式棘轮机构，由于需双向驱动，因此常采用矩形或对称梯形作为棘轮齿形(图7-4)。

2、棘轮转角大小的调整

(1) 采用棘轮罩
采用棘轮罩，使棘爪的部分行程沿棘轮罩表面滑过，若改变棘轮罩位置，即可调整棘轮转角的大小，如图7-9所示。
(2) 改变摆杆摆角
图7-10所示棘轮机构中，通过改变曲柄摇杆机构曲柄长度OA的方法来改变摇杆摆角的大小，从而调整棘轮机构转角的大小。

图 7-9 图 7-10

(3) 多爪棘轮机构
要使棘轮每次转动小于一个轮齿所对的中心角γ时，可采用棘爪数为n的多爪棘轮机构。如图7-11所示n=3的棘轮机构，三棘爪位置依次错开γ/3，当摆杆转角1在[γ/3，γ] 范围内变化时，三棘爪依次落入齿槽，推动棘轮转动相应角度2为[γ/3，γ] 范围内γ/3整数倍，即棘轮转角为γ/3或2γ/3。

图 7-11

3、棘轮机构的可靠工作条件

(1) 棘爪可靠啮合条件
图7-12中，θ为棘轮齿工作齿面与径向线间的夹角，称齿面角，L为棘爪长，O1为棘爪轴心，O2为棘轮轴心，啮合力作用点为P（为简便起见，设P点在棘轮齿顶），当传递相同力矩时，O1位于O2P的垂线上，棘爪轴受力最小。

为使棘爪能顺利地滑入棘轮齿根，要求齿面角θ大于摩擦角，即是棘爪受的总反作用力FR的作用线必须在棘爪轴心O1和棘轮轴心O2之间穿过。

图 7-12

(2) 偏心块楔紧条件
对于图7-5a 所示的偏心楔块式棘轮机构，摆杆逆时针转动时，轮3对楔块2在接触点A作用正压力FN与摩擦力fFN。正压力FN有松开楔块的作用，要使楔块楔紧棘轮3，应使FN与fFN对O2的矩满足

故 tan < f = tan

即

图 7-5 a)

式中，为摩擦角；为楔块廓线升角。因此偏心块楔紧条件为：楔块廓线升角小于摩擦角。也可用摩擦轮对偏心楔块总反力FR的作用线必须通过两回转中心O1和O2的连接线段来判定。

(3) 滚子楔紧条件
图7-6所示滚子楔紧式棘轮机构，滚子受力情况如图7-13所示。图中当套筒1逆时针方向转动时，在摩擦力FA作用下，滚子2有逆时针滚动的趋势，因此星轮3在接触点B对滚子有图示摩擦力FB。摩擦力FA与FB使滚子楔紧，其夹角为楔紧角β，而滚子2在接触点A、B的正压力FNA和FNB欲将滚子挤向楔形大端而松开。因此滚子楔紧条件为：楔紧角小于两倍的摩擦角。但β角选择过小，反向运动时滚子将不易退出楔紧状态。即：

回答人的补充 2009-08-02 12:11 减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。减速机的作用主要有：
1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。
2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。
减速机的工作原理
减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。

㈡ 72个积木课程中常见名词解释来咯！（建议收藏）

平时我们上课的时候是不是有很多名词不太懂呢？今天我们就一起来看看这些名词都是什么意思吧！学会之后我们就知道怎样去给我们的孩子讲解了哦！

一起往下看：

1、功率 (W)

能量转移的速率。做功的速率称作功率。功率的电单位是瓦特 (W)。

2、机械能

可以直接用来在机械系统组件中做功的势能或动能。

3、距离

两物体之间相隔的物理长度，以数字单位表示。

4、摩擦力

一个表面在另一个表面上滑动时所遇到的阻力，例如，当轴在轴孔中转动时或者搓手时。

5、势能

由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能叫势能。它是一种能量储存形式。举高于地面的物体具有势能。拉长的橡皮筋或弹簧具有势能。

6、速度

物体移动的速率。

7、太阳辐射

太阳散射的辐射电磁能，包括紫外线和红外线以及可见光。

8、再生能源

取自诸如太阳、风和流水等用之不竭的天然资源的能源。

9、重力势能

物体由于其垂直高度、质量和地球引力而具备的势能。参见“势能”。

10、转矩

造成旋转运动所施加的力，也称作力矩。

11、质量 (kg）

国际单位制中表示质量的基本单位是千克 (kg)。质量是物体所含物质的数量。参见“重力”(N)。

12、力 (N)

重力用于计量地心引力对物体施加的力。由于重力受地心引力影响，一个物体在月球上的重力可能比在地球上小，这是因为月球重力场强度更小的缘故。重力是一种力，以牛顿 (N) 计量。

13、弹性势能

材料弹性形变产生的势能。参见“势能”。

14、齿轮

带齿的轮子或嵌齿轮。齿轮的轮齿相互啮合可传输运动。通常称为正齿轮。

15、槽轮

有凹边的滑轮。凹槽用于控制绳子、皮带或缆绳，使之不从轮子上滑落。

16、传动比

可以表明驱动齿轮完成一次完整旋转时从动齿轮转数的数值。传动比可以通过将从动齿轮的齿数除以驱动齿轮的齿数得出。传动比 1:4 的意思是，驱动齿轮每转动 1 圈，从动齿轮转动 4 圈。

17、传动装置

具有一个输入和一个或多个输出的齿轮或滑轮系统。变速箱和时钟都含有传动装置

18、从动齿轮

通常是由其他齿轮、滑轮或杠杆驱动的齿轮、滑轮或杠杆。也可以是由凸轮驱动的杠杆。

19、从动件

通常是由其他齿轮、滑轮或杠杆驱动的齿轮、滑轮或杠杆。也可以是由凸轮驱动的杠杆。

20、定滑轮

改变作用力的方向。定滑轮不随负载一起移动。

21、动滑轮

改变提起负载所需的作用力的大小。动滑轮随负载一起移动。

22、动能

与物体速度相关的物体的能量。物体运动速度越快，动能越大。另请参见“势能”。

23、惰齿轮

由传动器转动，然后再带动另一个从动件转动的齿轮或滑轮。它不会改变机器内部的力。

24、二类杠杆

负载在作用力和支点之间。这类杠杆可增大作用力传递的力，从而可以更轻松地提升负载。

25、作用力

人或其他物体施加在机器上的力或力量。

26、轴

一种穿过轮子中心或穿过凸轮不同部件的杆。它可以通过 汽车 上的传动装置将力从发动机传输至车轮，或者在使用一根粗绳上摇一只桶时，它可以通过轮子把来自手臂的力传输至轴。

27、负载

结构可以承受的任何力，例如重量或质量。它也能指作用于机器的阻力。

28、构件

结构中各个部件的名称，例如，门框由两个直立构件和一个横向构件。

29、冠状齿轮

一侧轮齿突出，看起来像皇冠。将它与常规正齿轮啮合，可将运动角度转动 90 。

30、滑轮

与皮带、链条或绳子结合使用的带有凹边的轮。

31、滑轮组

一个活动框架中具有一个或多个滑轮，环绕滑轮的绳子或（滑车组）链条连接在一个或多个定滑轮上。滑轮组随负载一起移动，可减小提起负载所需要的作用力。

32、滑移

皮带或绳子滑移，在滑轮上通常用作安全功能。

33、机器

一种使工作更简单或更快的设备。机器通常含机构。

34、机械效益

作用力增加的比率，可以在力、速度或距离方面带来优势。

35、棘轮机构

一种由杠杆或楔子（棘爪）与齿轮（棘轮）组成的装置，可使齿轮仅朝一个方向转动。

36、加速度

速度增加的快慢。如果一辆车正在加速，那么这辆车会行驶得更快。

37、坚固

坚固的材料不易拉伸或弯曲，并且在负载的情况下不变形。

38、减速传动装置

小驱动齿轮带动较大从动齿轮转动并增大作用力传递的力。但是从动齿轮转动的速度会变慢。

39、均衡

所有作用力相互抵消从而达到平衡的一种稳定状态。

40、控制机构

自动调节操作的机构。棘轮会阻止轴向错误方向转动。

41、拉力

结构中以相反方向拉动、试图拉伸结构的力。

42、拉绳

连接负载或滑轮系统的任何承重绳（如缆索或绳）。

43、理想机械效益

理想机器在理想环境下的性能测量值。在计算理想机械效益时不考虑摩擦力等变量。

44、力

推或拉。

45、连杆机构

机械连杆机构通过一系列由活动支点连接的杆或梁，传递运动和力。大力钳、剪刀式升降机、缝纫机和车库门锁均含连杆机构。

46、联接

结构中承受拉力的构件。联结可防止结构中的部件分开，也就是说，它们将构件“连接”在了一起。

47、螺距

螺钉完成一次完整旋转 (360º) 的移动距离。

48、配重

一种通常由为减小或消除其他力的作用而使用的某物体的重量所提供的力。吊车会利用起重臂短臂上的一个大混凝土块来抵消另一个长臂上的负载的不平衡作用。

49、皮带

可伸展缠绕两个滑轮使一个滑轮带动另一个滑轮转动的一条连续带子。

50、平衡力

当作用于一个物体的所有力大小相等且方向相反时，则该物体稳定且静

止不动。另请参见“均衡”。

51、平均速率

物体的平均移动率。

51、起重臂

起重机上悬挂承重绳的吊臂。

52、驱动齿轮

力传至机器首先经过的机器部件，通常为齿轮、滑轮、杠杆、曲柄或轴。

53、曲柄

以适当的角度连接轴的臂或把手，使轴易于转动。

54、RPM

每分钟转数。通常用以测量电机的速度。乐高电机在无载情况下（即当电机没有驱动机器时）的转速为大约 400 rpm。

55、实际机械效益

真实机器的性能测量值。在计算实际机械效益时考虑摩擦力等所有变量。

56、速度

有特定方向的速率。要计算一辆车的速率，用行驶的距离除以行驶时间。

57、凸轮

一种旋转并带动一个从动件转动的非圆形轮子。它能够将凸轮的旋转运动转换为从动件的往复运动或摆动。有时，偏离中心安装在轴上的圆形轮也用作凸轮。

58、蜗轮

具有一种像螺钉一样的螺旋齿的齿轮。将它与小齿轮啮合可以慢慢地产生巨大的力。

59、效率

用于测量输入机器的力有多少输出为有用功。摩擦力时常会导致大量能量的浪费，降低机器的效率。

60、小齿轮

与齿条齿轮或蜗轮啮合的一种齿轮的别名。

61、斜齿轮

轮齿切割角度为 45 的齿轮。当两个斜齿轮相互啮合时，它们可将轴和运动的角度转变 90 。

62、斜面

用来提升物体倾斜表面或斜坡，一般比直接提升物体更省力。凸轮是一种特别的连续斜面。

63、压力

结构中以相反方向推动、试图挤压结构的力。

64、一类杠杆

支点在作用力和负载之间。长作用力臂搭配短负载臂可增大负载臂端的力。

65、应变量

针对自变量观察和测量的变量。应变量会随自变量的变化而变化。

66、增速传动装置

大驱动齿轮带动较小从动齿轮转动并减小作用力传递的力。但是从动齿轮转动的速度会变快。

67、支撑

结构中受压的构件。支撑可防止结构中的部件向彼此移动。

68、质量

质量是指物体中含有的物质的量。在地球上，你的重力等于你的体重，例如 70 kg。在太空中，你会感觉失重 – 但是你的质量仍然为 70 kg。人们常常会将质量和重量相混淆。

69、不平衡力

不能被大小相等、方向相反的力阻挡的力。受不平衡力作用的物体一定会先以某种方式移动；例如，不平衡的跷跷板。

70、浮力

浮力是作用于物体上的使物体漂浮的向上的力。如果物体的浮力比其重力大，则该物体会漂浮；如果物体的重力比浮力大，则该物体会下沉。

71、复位

将刻度盘上的指针再次调节归零。例如，将测量车的刻度盘复位。

72、角度

两条线或两个面相交的地方； 一条线到另一条线的倾角； 以“度”或

“弧度”计量。

本期文章我们就分享到这里啦！我们下期文章见哦！

㈢ 十四、乐高-吊车

课程要点：

1、学习吊车如何旋转？

2、棘轮装置如何控制绳索？

3、在电机的速度不同的情况下，吊车会出现什么情况？

引入：思考在工地上的，工人叔叔是怎么吊起重物的？

在码头上又是怎么把重物吊起来的呢？                                                   

你们见过吊车吗？知道吊车为什么能把重物吊起来吗？   

                         

吊车是一种广泛用于港口、车间、电力、工地等地方的起吊搬运机械，吊车的用处在于吊装设备、抢险、起重、机械、救援。

吊车的工作原理：在起重臂里面的下面有一个转动卷筒，上面绕钢丝绳，钢丝绳通过在下一节臂顶端上的滑轮，将上一节起重臂拉出去，依此类推。缩回时，卷筒倒转回收钢丝绳，起重臂在自重作用下回缩。                  搭建吊车     

                                     

编写吊车的程序，观察它的运动轨迹，试着解释它的工作原理           

                                               

㈣ 棘轮机构的应用

棘轮机构的主要用途有：间歇送进、制动和超越等，以下是应用实例。 图示的棘轮机构可以用来实现快速超越运动。运动由蜗杆传到蜗轮，通过安装在蜗轮上的棘爪3驱动棘轮固连的输出轴5按图示方向慢速转动。当需要轴快速转动时，可按输出轴的方向快速转动输出轴上的手柄，这时由于手动转速大于蜗轮转速，所以棘爪在棘轮齿背滑过，从而在蜗轮继续转动时，可用快速手动来实现输出轴超越蜗轮的运动。

㈤ 棘轮机构与擒纵机构的区别

棘轮机构用于止退，在钟表机构表现在旋紧发条的止退作用，发条在钟表内部起动力源作用。而擒纵叉机构则作为条件放行。其条件就是按照钟摆的节奏（频率）制约运转。摆锤带动的T型部件叫做擒纵叉。

㈥ 棘轮有哪些主要类型，有什么产品应用

棘轮的主要类型：
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。
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：
1、齿式棘轮（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。
2、摩擦式棘轮（机构）：通过棘爪与棘轮之间的摩擦力来传递运动，实现棘轮无级的间歇运动。常用于机床和自动机的进给机构上，也常用作停止器或制动器。
3、超越式棘轮（机构）：除了常用于实现间歇运动外，还能实现超越运动，即从动件可以超越主动件而转动。常用于自行车后轮轴上。
棘轮的产品应用：
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。
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。

㈦ 乐高课程学什么呢

根据不用的年龄段教授不同的乐高课程：

1、3—5岁的孩子生理和大脑处在对世界元素的感知、发现阶段，以具体形象思维为主，教授孩子使用乐高积木教学搭建不同的主体结构。

通过穿越游戏、乐创工程等趣味性系列主，学习发现问题、分析问题和解决问题。

2、5—6岁的孩子对世界的认识逐渐加深，语言、动手、创新能力有一定的基础，使用乐高建筑类器材，可教孩子们建构出无论功能还是结构都更加复杂与多样的装置和现实模型，充满创新的主题活动，更促进孩子们探索科学的兴趣。

3、6—8岁的孩子对世界的认识逐渐加深，语言、动手、创新能力有一定的基础，也掌握了一定的自然、科学、社会等知识。可以教孩子们建构出无论功能还是结构都更加复杂与多样的装置和现实模型，充满创新的主题活动，不但可以进一步提高孩子们动手能力和想象力。

乐高机器人课程所使用的教具全部是为机器人课程而专门定制的教具，其中包括近百种特殊的材料块：

①机械部分：齿轮、滑轮、杠杆、棘轮棘爪、蜗轮、蜗杆、不同型号轴；

②动力部分：不同功率的伺服电机；

③传感器部分：颜色传感器、超声波传感器、红外传感器、触动传感器、陀螺仪传感器等；

④中控部分：中央处理器，负责整个装置的控制与运行；

⑤结构器件部分：各种搭建结构件，如不同型号的梁、板、砖、框架、连接器等。

㈧ 什么是棘轮,有哪些用途

棘轮机构的工作原理是：当一个运动件作旋转运动时，要防止它反向专运动，在运动件的外圆做属成齿形，安装一个棘爪，运动件要作反向运动时，棘爪就顶在齿上（外圆切线方向），实现了物体一个方向运动。例如修理工用的飞子、手拉葫芦、管子铰丝机、盘管器、自行车飞轮等，