乐高齿轮基础教程

乐高齿轮传动的种类

乐高齿轮传动是乐高积木系统中最常见的机械传动方式之一。通过齿轮的转动和相互啮合，可以实现机械运动的传递。乐高系统中常见的齿轮有圆柱齿轮、斜齿轮、同步齿轮等。这些齿轮的应用范围广泛，可以用于机器人、车辆、飞机等各种模型的动力传输。

一、圆柱齿轮

圆柱齿轮是一种圆柱形的齿轮，其齿形为斜齿或直齿。这种齿轮的应用范围很广，常被用于减速或增速传动。圆柱齿轮可以与其他齿轮或蜗轮等组合使用，实现不同速度或方向的传动。在乐高系统中，圆柱齿轮的齿数从8到40不等，可以根据需要进行组合。

二、斜齿轮

斜齿轮是一种带斜齿的齿轮。其齿数不一定相同，可以用于实现不同转速或输出扭矩。斜齿轮可以实现两个轴的垂直传动，同时保证功率的传递。这种齿轮的应用范围广泛，常被用于传动机械臂、爬行器等。

三、同步齿轮

同步齿轮又称“同步带齿轮”，是一种用于搭建平行轴传动系统的齿轮。与传统的圆柱齿轮相比，同步齿轮具有更强的垂直、水平力的传递能力。同步齿轮可以保证精准的配合，使整个系统的传动更加平稳。乐高系统中常见的同步齿轮有放大同步齿轮、减速同步齿轮等。

四、蜗轮蜗杆传动

蜗轮传动是一种用于传递转速和扭矩的传动方式。其由蜗轮和蜗杆两部分组成，可以实现大扭矩的输出。在乐高系统中，蜗轮通常与同步齿轮、圆柱齿轮等齿轮组合使用，实现减速传动。

五、差速器

差速器是一种机械装置，用于将动力分配到两个输出轴上。在车辆和机器人中，差速器可以帮助实现转向，同时保证各个输出轴的转速保持一致。乐高系统中常见的差速器有简单的双输出差速器和三输出差速器。

六、脉冲发生器

脉冲发生器是一种用于发生固定脉冲次数的齿轮系统。脉冲发生器可以与编码器一起使用，实现机器人运动的测速和位置检测。乐高系统中常见的脉冲发生器有1:1和1:2两种型号，可以根据需要进行选择。

以上就是乐高齿轮传动的种类。在搭建乐高机器人或模型时，可以根据需要选择不同的齿轮组合，实现不同的传动方式。对于机械结构的初学者来说，掌握齿轮传动的基础知识是很重要的。通过自己动手搭建机械模型，可以更好地理解齿轮传动的原理和应用。七、连杆机构

《乐高Technic系列齿轮详解》

前言：译者的话 这是一篇偶然为之的译文，原因是我在镇上搜齿轮相关的文章，搜到了一篇乐高中文爱

好者翻译自Sariel.pl的文章《Scaling Tutorial for Vehicles》（“按比例缩放搭建乐高车辆模

型教程中文版”），而作者在他的原文中提到了他另一篇教程，也就是本文《Gears Tutorial》

（首次发表于2009年9月29日），一时兴起，也想多了解点乐高齿轮的知识，就动手翻了，

由于入科技坑时间尚短，有些专用术语翻得不够妥帖，也请各位前辈指正。另外，原文中引

用的一些连接在译文中也有体现，但引文中的内容无力一一翻译，欢迎有兴趣的玩家接力。

转载本译文请注明出处及译者，本人不同意任何商业用途的转载或发表。

by Jeroo 2013.12.11

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正文

这是一篇详细的关于乐高齿轮的介绍，如何应用它们的一些基础机械准则，以及它们的

优缺点。本文作于2010年2月19日。

当我描述我的作品或点子，以及它们的功能时，我假设本文的读者应当具备基础的机械

及齿轮运行知识。不过这个假设貌似有时候是错的，当这种（错误假设的）情况出现时我会

有挫败感，但我没有理由去忽略这部分没有充分了解齿轮如何工作的读者，或者去否认搭建

乐高科技系列带给他们的快乐。基于此，我准备了这个教程，覆盖了我所有关于齿轮的认知

并且尝试用菜鸟的认知角度去描述。我希望这个教程可以同时帮到初学者和有经验的乐高玩

家，为更加清晰我会分两部分来分别描述。

目录

1. 齿轮简介

2. 基础理论

3. 齿轮的种类

4. 传动比

5. 传动效率

6. 齿轮啮合间隙

7. 附录

1. 齿轮简介

齿轮有什么用？一个非常常用的回答是：将动力从发动机传递到最终的机械装置。这是

乐高齿轮摩托车的知识点

一、知识概述

《乐高齿轮摩托车》

①基本定义：乐高齿轮摩托车呢，就是用乐高积木拼搭出来的摩托车模型，这里面关键用到了齿轮零件。齿轮在这个摩托车模型里就像是发动机的小助手，能让轮子转动起来。

②重要程度：在乐高创意搭建里算是比较有趣而且有点小难度的作品。它能让我们对机械原理有个初步的认识，特别是齿轮的传动原理。

③前置知识：得先对基本的乐高积木拼接方法有点概念，像怎么把两块乐高积木稳稳地连接在一起。还得知道什么是车轮、车架这些基本的摩托车组成部分。

④应用价值：除了自己在家把玩很有趣外，还可以作为学校里科技小制作展示品，或者参加乐高比赛的项目。要是给小朋友看的话，算是一种很生动的科学启蒙。

二、知识体系

①知识图谱：在乐高搭建这个小领域里，它是偏机械传动方面的作品。算是比较进阶的一种搭建，和基础的乐高房子之类的搭建相比，它涉及更多的物理原理方面的知识。

②关联知识：和乐高的其他机械类搭建有关联，像乐高齿轮小汽车。也和简单的物理知识，如力的传递、旋转运动有关。

③重难点分析： - 掌握难度：对小朋友来说有点难。难点在于齿轮的安装和调试。要让齿轮咬紧又不会卡住，而且要调整好位置才能让摩托车顺利行驶。

- 关键点：齿轮的搭配，大齿轮和小齿轮怎么组合才能让摩托车跑起来速度合适、力量合适。车架的稳定性也很重要，不然摩托车跑着跑着就散架了。

④考点分析：要是有乐高搭建比赛啥的，就会考查摩托车的结构是否合理，齿轮传动是不是顺畅，外观设计有没有创意。

三、详细讲解【实践应用类】

①准备工作：需要各种各样形状的乐高积木，尤其是圆形的齿轮、长条形的车架乐高，还有像小圆盘一样的轮毂积木。当然，少不了摩托车手人仔等增加趣味的小零件。

②操作流程：

- 先搭建车架。就像盖房子打地基一样，车架要结实。用长条乐高积木搭建出基本框架，找到合适的宽度和长度，保证后面能安装其他零件。

- 接着装车轮。把轮毂积木套在合适的轴上，然后连接到车架上。这里要注意两端都要对称，不然摩托车就会歪。

第3课 齿轮传动——风扇教学案

、提出问题

当夏天到来时，天气很热，我们经常会打开电风扇来解热，电风扇可 以说是我们在夏天里的“小伙伴”，现在就让我们动手来制作一个风扇吧！

二、联想

如图3-1和图3-2所示， 想一想生活中的风扇是什么样子的?风扇都

有什么特点呢?

图3-1风扇1 图3-2 风扇2

三、要求：

风扇制作

1 .风扇有扇叶并且可以转动

2 . 利用齿轮传动加快扇叶转动

3 .稳定的放在桌面上

四、构建

技能牌：齿轮

齿轮的作用：

齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件，通过齿轮的传动还可以改 变输出的扭矩和角速度，或者是改变运动的方向。扭矩：扭矩是齿轮转动时切向的力，我们可以理解为齿轮发生转动的力。

例如，当我们喝饮料时，我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。

角速度：是物体转动的速度。单位是弧度每秒。例如，这节课我们将制

作的风扇，它转动的角速度就非常快。

齿轮的传动：

乐高机器人套装中提供了很多种齿轮，这节课我们先来认识一下直

齿轮。如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿，24齿，16齿和 8齿共4种类型。

图3-3 乐高直齿轮

机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩，改变角速度或改变方

向。一般来说，乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合，将齿

轮用轴与梁进行连接，你可能会有这样的担心，齿轮会不会与梁有接触

而产生摩擦呢?不过，当你使用的时候，你会发现乐高的齿轮能够与梁 配合的非常好，完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。下面我们来看 几组齿轮传动的例子。

例1

40齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-5所示。

例3

40齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-6所示。

例4

24齿齿轮传动8齿齿轮传动24齿齿轮，如图3-7所示。

例2 图3-4 8齿传动40齿

图3-5 40齿传动8齿

图3-6 3个齿轮传动 齿数，扭矩和角速度的关系

齿数（n）与扭矩（T）成正比T1Xn2=T2Xn1