基础知识讲解-齿轮-谢老师

在我们乐高的机器人课程里面，有一类零件是非常受到学生欢迎和喜欢的，而且做一些复杂结构和真正的机械这种零件是必不可少的，它就是齿轮。从根本上来说，齿轮就是将旋转运动从一根轴传递到另一根轴的装置，当然某些形式的齿轮也可以将旋转运动转化成直线运动。

这里先简单介绍一下关于齿轮比较重要的一个知识，对于同学们学习齿轮方面还是很有帮助的。

同学们都知道，我们描述大小不一的齿轮最主要是通过每个齿轮上面上齿的个数。比如40齿齿轮、24齿齿轮。如果我们用一对齿数相同的齿轮相互咬合转动，那么输入轴和输出轴会以同样的速度转动。但事实上，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。在乐高齿轮中，只要我们数出每个齿轮的齿数，然后我们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齿，输出齿轮是24齿，那么齿数比就是24/8=3。标准表达方法是用与1相比较的带分号的表达式，写成3：1。

那么齿数比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。