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机器人等级考试一级考试:理论资料、考核内容与实践要点全解析

2024-06-26 09:57:33信息公告18

机器人等级测试 1 级测试 - 理论信息Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一级标准Ba1物理好资源网(原物理ok网)

主题:机器人构造、机器人常识Ba1物理好资源网(原物理ok网)

形式:以实际操作的形式进行机器人搭建,并在计算机上测试机器人常用知识Ba1物理好资源网(原物理ok网)

设备:结构件:任何能满足测试要求的结构件都是可以接受的Ba1物理好资源网(原物理ok网)

考试内容:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.练习Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1. 基本结构识别Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2. 认识六大简单机械原理(杠杆、轮轴、滑轮、斜面、楔子、螺丝)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3. 齿轮和齿轮比Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4.传动链Ba1物理好资源网(原物理ok网)

5. 机器人通用底盘Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2. 知识Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.了解主流机器人影视作品及机器人形象Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2. 能够区分稳定结构和不稳定结构Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3. 能够计算齿轮组的速比Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4. 能够区分省力杠杆和费力杠杆Ba1物理好资源网(原物理ok网)

5. 能分辨出哪个滑轮省力Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人常识Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人历史事件和重要理论Ba1物理好资源网(原物理ok网)

古老的机器。机器人这个词和世界上第一台工业机器人都是近几十年才出现的。但人们对机器人的幻想和追求却已有3000多年的历史。人类希望创造出像人一样的机器来代替人类完成各种工作。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机械马车。西周时期,中国能工巧匠偃师用兽皮、木材和树脂制成能歌善舞的“演员”,这是中国有记载的最早的木制机器人雏形。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机,它是一种以水、空气和蒸汽压力为动力的移动雕像,能自行开门,还能借助蒸汽唱歌。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪,还发明了计程鼓车,车上的木人每行里,击一次木鼓,每行十里,击一次钟。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

后汉三国时期,蜀国宰相诸葛亮成功创造了“木牛流马”,并用其运送军需物资,支援前线战争。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人的出现Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1920年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在其科幻小说《罗素姆的万能机器人》中,根据“机器人”两个单词创造了“Robot”一词,从此,机器人开始登上历史舞台。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1939年,美国西屋电气公司创制出由电缆控制,能走路、说话,甚至还能吸烟的家用机器人,让人们对家用机器人更加向往。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1942年,美国科幻大师阿西莫夫在其科幻小说中提出了“机器人三定律”:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.机器人不应该伤害人类。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2.机器人必须服从人类给予它的命令,但与第一条相冲突的命令除外。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.机器人必须具备自我保护能力,除非与前两条相冲突。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

这是赋予机器人的道德准则,机器人学术界也一直以这三项原则作为机器人研发的指南。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

主流机器人电影和图像Ba1物理好资源网(原物理ok网)

电影名称和机器人图像总结如下表Ba1物理好资源网(原物理ok网)

序列号Ba1物理好资源网(原物理ok网)

电影/动画名称Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人图像Ba1物理好资源网(原物理ok网)

电影年份Ba1物理好资源网(原物理ok网)

终结者(上)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

T-800Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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雷霆5号Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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1986Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机械战警Ba1物理好资源网(原物理ok网)

亚历克斯·墨菲Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1987年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

剪刀手爱德华Ba1物理好资源网(原物理ok网)

爱德华Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1990Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人管家Ba1物理好资源网(原物理ok网)

安德鲁Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1999年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

人工智能Ba1物理好资源网(原物理ok网)

大卫Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2001Ba1物理好资源网(原物理ok网)

我是机器人Ba1物理好资源网(原物理ok网)

日产Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2004年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人历险记Ba1物理好资源网(原物理ok网)

罗德尼Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2005Ba1物理好资源网(原物理ok网)

变形金刚(第一部分)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

汽车人霸天虎Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2007Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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钢铁侠Ba1物理好资源网(原物理ok网)

托尼·斯塔克Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2008 年 4 月Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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机器人总动员Ba1物理好资源网(原物理ok网)

瓦利Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2008 年 6 月Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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铁壁阿童木Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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2009 年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

十三Ba1物理好资源网(原物理ok网)

铁甲钢拳Ba1物理好资源网(原物理ok网)

亚当Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2011年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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机器人启示录Ba1物理好资源网(原物理ok网)

艾克斯Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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太平洋周边Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机甲猎人Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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超能陆战队Ba1物理好资源网(原物理ok网)

大白Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2014 年Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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家伙Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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机器人定义及组成Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人定义Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人是自动控制机器的统称,自动控制机器包括一切模拟人的行为或思维以及其他生物的机器。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

理想的高仿真机器人是集控制论、力学、电子学、计算机、人工智能、材料学、仿生学等多学科于一体的产物,目前科学界正朝这个方向研究开发,因此,机器人是集成微电子技术、自动控制技术、力学、计算机等多学科的综合成果。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人系统基本结构:机械部分、传感器部分、控制部分Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械组成。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人驱动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人驱动方式:电力驱动、液压驱动、气动驱动。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

电动机是发电机和电动机的统称,电动机通常分为直流电动机和交流电动机,交流电动机又分为异步电动机和同步电动机,人们对电动机的要求是体积小、转速高、精度高。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人特点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机器人能力的评价标准包括:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.智力是指感觉和知觉,包括记忆、计算、比较、辨别、判断、决策、学习和逻辑推理等;Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2.功能性,指灵活性、多功能性或空间占用率;Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3、体能,指力量、速度、可靠性、兼容性、寿命等。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4.活动范围:机器人是具有生物功能,可代替人完成某些危险或困难的劳动和任务的现实空间作业工具。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

各种机器人的特点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

工业机器人是指人造的能自动完成任务,代替或协助人工作的机器装置。因此,工业机器人具有以下特点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.对工作环境适应能力强,可以代替人类在有害场所从事危险工作Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2、动作精度高,保证产品质量的稳定性。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.能在高强度环境下从事单调、简单的劳动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4. 用途广泛Ba1物理好资源网(原物理ok网)

医疗机器人具有以下特点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1. 不会发生错误行为Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2.非专业人士也能正确使用Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.为医生提供有效的帮助Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4. 你可以直接联系别人Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2. 基本结构认知Ba1物理好资源网(原物理ok网)

每一个物体都是由简单的形状所构成的,即物体的每个面都是由圆形、三角形、四边形和多边形所构成的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

三角形结构稳定、坚固、抗压,可用于三角架、起重机、三角吊杆、屋顶和钢桥。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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取三角形的任意两条边,并于两条边的非公共端点处连接第三条边,保持它们之间的夹角不变。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

因为第三边不能拉伸或弯曲Ba1物理好资源网(原物理ok网)

所以两个端点之间的距离是固定的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

同理,任意两条边都可以满足上述情况。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

所以三角形是固定且稳定的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

结构是否稳定,除了考虑结构本身,还需要考虑物体的放置位置和重心。一般来说,遵循以下原则Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1、与地面接触面积越大,物体越稳定。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2.重心越低,物体越稳定。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3、通过重心向下画一条铅垂线,与地面的交点如果在接触面上,则物体比较稳定;如果在接触面外,则物体不稳定。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3. 对力的基本理解Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力的作用Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力的概念非常抽象,我们通常从力的作用来理解力,力的作用有:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

改变物体的运动状态(速度) 改变物体的形状Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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力的符号一般用F表示,力的单位是牛顿N,常见的力有重力、摩擦力、弹力等。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力量的三个要素Ba1物理好资源网(原物理ok网)

影响影响力效果的重要因素有三个:1.大小2.方向3.作用点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

与(b)相关:力的作用和力的大小Ba1物理好资源网(原物理ok网)

与(c)相关:力的作用和力的方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

与(d)相关:力的作用和力的作用点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力的示意图:3N。必须标明力的大小、方向和作用点。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

双力平衡Ba1物理好资源网(原物理ok网)

平衡:运动状态不变。静止或匀速直线Ba1物理好资源网(原物理ok网)

平衡条件:两个大小相等、方向相反的力,作用在同一物体上,在同一直线上。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

互相抵消Ba1物理好资源网(原物理ok网)

常见力简介Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)重力Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定义:引力是我们生活中始终存在的力量。它是由地球引力引起的力。符号:GBa1物理好资源网(原物理ok网)

重心:地球吸引着物体的每个部分,但对于整个物体来说,重力就像作用在一个点上。这个点就是重心。均匀、规则形状的物体的中心很容易确定。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

重力大小:G=mg 重力=质量*重力加速度g=9.8N/KgBa1物理好资源网(原物理ok网)

重力方向:朝向地球中心。垂直向下。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

摩擦Ba1物理好资源网(原物理ok网)

当两个互相接触的物体发生相对运动或有相对运动的趋势时,在接触面上就会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做摩擦力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

摩擦力的产生需要两个条件:第一至少要有两个物体相互接触,第二物体间要有相对运动或相对运动倾向。摩擦力的方向就是阻碍物体相对运动的方向。根据物体的运动状态,分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。介绍如下Ba1物理好资源网(原物理ok网)

静摩擦力。当接触物体之间没有相对运动一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,而只有相对运动的趋势时,在接触表面上产生的摩擦力叫做静摩擦力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

静摩擦力的大小是无法直接求得的,但可以根据力的平衡来计算。静摩擦时,物体虽然有移动的趋势,但并没有移动,所以物体是相对静止的。静止的物体处于力的平衡状态,可以根据力的平衡条件来计算静摩擦力。这需要知道物体上其他力的大小和方向。静摩擦力的方向与作用在物体上的其他力之和的方向相反。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

当物体所受的外力过大,超过了接触面所能产生的最大静摩擦力时,两个物体就会产生相对滑动,摩擦力就变成了滑动摩擦。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

最大静摩擦力的大小大于滑动摩擦力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

滑动摩擦。当两个互相接触的物体作相对运动时,在接触表面上就会产生阻碍相对运动的力,这种力叫做滑动摩擦。滑动摩擦的大小等于摩擦因数乘以压力,而摩擦因数与物体表面的粗糙度有关。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

注意:压力是垂直于接触面的力,而不是垂直于地面的力。下图中,1是压力,2是重力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

①②Ba1物理好资源网(原物理ok网)

滚动摩擦。当一个物体在另一个物体表面滚动而不滑动,或有滚动的趋势时,在接触表面上产生的妨碍滚动的摩擦力叫滚动摩擦。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

前面我们提到过,现在的轮胎都是有花纹的,这些花纹主要是为了增加轮胎与地面的摩擦力,防止打滑。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一般来说,物体之间的滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多,仅为滑动摩擦力的1/40至1/60。因此,在地面上滚动一个物体比推着它滑动要省力得多。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

4.简单机械Ba1物理好资源网(原物理ok网)

斜角Ba1物理好资源网(原物理ok网)

倾斜平面是与水平方向呈非零角度的平面。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

斜吊是一种简单的机械,可用来克服垂直提升重物的困难,既省力又增加距离。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

斜坡的工作原理:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

斜面与平面的夹角越小,斜面越长,则省力气越多,但损失了距离;斜面与平面的夹角越大,斜面越短,则省力气越少,但节省了距离。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

从底端爬到最高点,走直线1,距离短,但费力;走直线2,距离长,但不太费力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

倾斜面在生活中应用十分广泛,例如:蜿蜒的山路、搬运滚筒、螺丝、倾斜的传送带等等。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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楔子是斜面的一种应用,原指上厚下薄的小木钉,在结构上指一端尖,另一端稍厚的物体。如下图所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

日常生活中,斧子、钉子都是楔形的,都是带斜面使用,这样比较省力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

螺旋Ba1物理好资源网(原物理ok网)

螺钉是一种简单机械,是斜平面的变形。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

第一个描述螺旋的人是希腊科学家阿基米德。阿基米德螺旋是一个木制圆柱体中的巨大螺旋,如图1.5所示。它用于将水从一个水平提升到另一个水平,以灌溉田地。这个东西的真正发明者并不是阿基米德本人,他只是描述了这个已经存在的东西。阿基米德螺旋可能是由古埃及的能工巧匠设计的,用于尼罗河两岸的灌溉。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图 1.5 阿基米德螺线Ba1物理好资源网(原物理ok网)

杠杆Ba1物理好资源网(原物理ok网)

古希腊科学家阿基米德有一句流传已久的名言:“给我一个支点,我能撬动地球!”这句话说的就是杠杆原理。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

杠杆的定义是能绕着一个固定点转动的杆。对于跷跷板来说,跷跷板杆可以绕着支架上的一个点转动,而扳手杆可以绕着螺丝的中心轴转动。在杠杆结构中,固定点称为支点。支点两侧的力的关系为Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一侧的重量×物体到支点的距离=另一侧的重量×物体到另一侧支点的距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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L1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

L2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

F1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

F2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

L1L2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

杠杆原理的公式为F1L1=F2L2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

杠杆原理的五个要素是Ba1物理好资源网(原物理ok网)

功率:使杠杆旋转的力叫功率,施力的点叫功率作用点。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力臂:从支点到力的作用线的垂直距离称为力臂。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

支点:杠杆转动所围绕的固定点叫支点。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

阻力:阻碍杠杆转动的力叫阻力,施加力的点叫阻力点。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离称为阻力臂。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

注:沿力的方向过力的作用点的直线叫力的作用线。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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杠杆分类Ba1物理好资源网(原物理ok网)

我们日常生活中的杠杆,按照施加力的大小,分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆,三者具体对比如下表Ba1物理好资源网(原物理ok网)

分类Ba1物理好资源网(原物理ok网)

状况Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力量Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力移动距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

省力杠杆Ba1物理好资源网(原物理ok网)

L12Ba1物理好资源网(原物理ok网)

F1>F2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

收费距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

力杆Ba1物理好资源网(原物理ok网)

L1>L2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

F12Ba1物理好资源网(原物理ok网)

省际距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

等臂杠杆Ba1物理好资源网(原物理ok网)

L1=L2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

F1=F2Ba1物理好资源网(原物理ok网)

没有成本,没有节省Ba1物理好资源网(原物理ok网)

注意:节省距离和浪费距离中的距离指的是发力点的距离,而不是发力点到支点的距离。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

杠杆的应用Ba1物理好资源网(原物理ok网)

我们在日常生活中运用杠杆原理时,并不一定都用省力的杠杆,要视具体情况而定,有些情况下是为了省力,有些情况下是为了省距离。为了省力,要用动力臂比阻力臂长的杠杆;如果要省距离,要用动力臂比阻力臂短的杠杆。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

在杠杆结构中,如果想省力,就必须移动更多的距离;如果想移动更少的距离,就必须用更多的力。既省力又移动更少的距离是不可能的。下面我们列出了生活中常见的一些杠杆结构,你可以分析一下它们所包含的五个杠杆要素。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

省力杆:镊子、鱼竿、筷子等。省力杆的应用主要是为了节省距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

省力杠杆:榨汁机、胡桃夹子、门把手、扳手、钳子、指甲刀。省力杠杆的应用就是为了节省力气。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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等臂杠杆:一种天平,主要用于测量两侧物体的质量。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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5.滑轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一种能绕中心轴旋转的简单机械叫滑轮,它是由一个能绕中心轴旋转的带槽圆盘和一根穿过圆盘的柔性索(绳索、胶带、钢缆、链条等)组成的。滑轮是一种简单机械,可用来提升重物,节省力气。滑轮分为动滑轮和定滑轮。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定滑轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定滑轮是中心轴固定的滑轮。它有以下特点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1、改变力的方向。如图6.5所示,如果想让物体上升,需要向下施加力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图6.5 定滑轮可以改变力的方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定滑轮所受力的方向可根据实际情况确定,不一定是相反方向。图6.6给出了两种不同方向的受力。这两个力的大小是相同的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图 6.6 不同施力方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2、力的大小不变,既不节省力,也不增加力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.施力端移动的距离与物体上升的距离相同。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定滑轮原理Ba1物理好资源网(原物理ok网)

定滑轮本质上是一个等臂杠杆。如图6.7所示,定滑轮中心的轴线是等臂杠杆的支点。重物端的滑轮圆边是阻力点,施力端的滑轮圆边是动力点。此时,无论绳子朝哪个方向拉,Ba1物理好资源网(原物理ok网)

阻力臂相当于动力臂,是滑轮的半径,所以定滑轮为等臂杠杆。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图6.7 定滑轮工作原理Ba1物理好资源网(原物理ok网)

动滑轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

中心轴随被拉物体移动的滑轮称为动滑轮。动滑轮的特点是:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1、不改变力的方向。如图6.8所示,如果要使物体向上移动,就得把物体向上拉。图中,动滑轮的F方向向上,物体向上运动。定滑轮的F方向向下,物体向上运动。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图6.8 动滑轮与定滑轮的比较Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2、改变力的大小。如上图,垂直向上施力时,力的大小是重力的一半,所以就省了一半的力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3、施力端上升距离为物体上升距离的两倍。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

动滑轮的原理:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

动滑轮的本质是一种省力的杠杆,如图6.9所示。动滑轮拉动重物的中轴为阻力点,施力端的圆边为动力点,支点为左圆的边界。此时动力臂的长度为圆的直径,阻力臂的长度为圆的半径,所以动力臂为阻力臂的两倍,所以动滑轮是省力的,动力为阻力(物体重量)的一半。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图6.9 动滑轮原理Ba1物理好资源网(原物理ok网)

思考一下:在动滑轮中,力的方向不是垂直向上,而是斜向上,力的大小也是物体重量的一半吗?Ba1物理好资源网(原物理ok网)

滑轮组Ba1物理好资源网(原物理ok网)

滑轮组是由多个动滑轮与定滑轮组成的机构,如图6.10所示,两个滑轮组合在一起。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图 6.10 滑轮组Ba1物理好资源网(原物理ok网)

滑轮组的特点是:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1、定滑轮能改变力的方向,但拉动物体时不能省力。动滑轮不能改变力的方向,但拉动物体时能省力一半。滑轮组是定滑轮和动滑轮组合而成,既能改变力的方向,又能省力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2、滑轮组用几节绳索吊起物体,提升物体所用的力量是总重量的几分之一。绕过动滑轮的绳索自由端算作一节,绕过定滑轮的自由端则不计算在内。如图6.11所示,绳索节数只计算绕过动滑轮的绳索。图中左侧的滑轮组,共有4节绳索,因此F为物体总重量的四分之一。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图 6.11 滑轮系统的省力效果Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.使用滑轮虽然省力,但会消耗距离。施力端移动的距离远大于重物移动的距离。例如图6.11中最左边的滑轮,虽然施加的力是物体重量的四分之一,但移动的距离也延长了四倍。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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这种能绕着共同的轴线旋转的机械叫轮轴。轮轴中,外圈叫轮,内圈叫轴。轮轴的两圈都是同心圆。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

轮轴的本质,其实就是一种可以不断转动的杠杆,这个杠杆的支点在轴上,当轮轴转动时,轮轴与轴的转速相同,动力点是轮轴的外圆,阻力点是轴的外圆(阻力臂为轴的半径)。所以,当动力作用于轮子时,轮轴就是一种省力的杠杆,轮轴半径差越大,越省力,但消耗的路程也越多。当动力作用于轴时,轮轴就是一种耗力的杠杆,轮轴半径差越大,越消耗力,但节省的路程也越多。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

5. 工作与能量Ba1物理好资源网(原物理ok网)

这里我们引入了功的概念,当一个力作用于一个物体时,如果这个力使物体沿着这个力的方向移动了一段距离,那么这个力的作用就是有效的,在力学上就说这个力做了功。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

功的大小是力乘以沿力的方向移动的距离,单位是焦耳。因此,功的两个必要因素是:作用在物体上的力和物体沿此力的方向移动的距离。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

理解了功的概念之后,我们再来看看前面学过的杠杆和滑轮,这两个机械机构中,省力就会损失距离,花费力气就会节省距离,力与距离的乘积是固定的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

其实力学上有一个重要的结论:没有哪台机器是省工的。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

功率。功率是单位时间内完成的功,通常用 P 表示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

功率的单位是瓦特,因为功的大小等于力乘以距离,而距离等于速度乘以时间,所以Ba1物理好资源网(原物理ok网)

能源转换Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一切物质都具有能量,能量以多种不同的形式存在。根据物质运动形式的不同,能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量可以通过物理效应或化学反应相互转化。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

动能是物体运动时所具有的能量。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

势能包括重力势能和弹性势能。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

重力势能是物体被举起时具有的能量。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

弹性势能是物体由于弹性变形而具有的能量。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

机械能是动能与势能之和。物体下落时,高度越低,其重力势能越小,但速度越快,其动能越大。如果不考虑空气阻力,机械能不变,减少的重力势能变为动能。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

荡秋千时一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,从最低点到最高点,速度减小,而高度增加,此时动能转化为重力势能,到达最高点时速度为零,动能为零,动能全部转化为重力势能。从最高点下降到最低点时,速度增大,而高度减小,此时重力势能转化为动能,到达最低点时速度最大,动能最大,重力势能最小。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

摆动时的能量变化如下所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

高度: 最低点 最高点 最低点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

速度: 最大速度 零速度 最大速度Ba1物理好资源网(原物理ok网)

能量: 最大动能 最大势能 最大动能Ba1物理好资源网(原物理ok网)

能量守恒定律Ba1物理好资源网(原物理ok网)

能量不会凭空消失或凭空出现,它只是从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体,并且在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

6.常用传动装置Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.齿轮啮合Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮啮合方式Ba1物理好资源网(原物理ok网)

常见的齿轮啮合方式有平行啮合和垂直啮合两种。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮传动的方向(垂直啮合不在同一平面,与方向无关)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)两齿轮平行啮合:两齿轮相对旋转,大齿轮为主动轮,顺时针旋转时,小齿轮则逆时针旋转。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)若有多个齿轮啮合,则彼此靠近的两齿轮旋转方向相反,而中间隔着一个齿轮的齿轮1和齿轮3旋转方向相同,如图7.4所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1号Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2号Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3号Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(一)(二)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图 7.4 齿轮旋转方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图中,1号齿轮与2号齿轮啮合,且以相反方向旋转;2号齿轮与3号齿轮啮合,且以相反方向旋转,因此1号齿轮与3号齿轮旋转方向相同。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮速比Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮传动的转速、半径和齿数之间的关系如下:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮啮合Ba1物理好资源网(原物理ok网)

半径Ba1物理好资源网(原物理ok网)

直径Ba1物理好资源网(原物理ok网)

周长Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿数Ba1物理好资源网(原物理ok网)

转速Ba1物理好资源网(原物理ok网)

传输功率Ba1物理好资源网(原物理ok网)

影响Ba1物理好资源网(原物理ok网)

大齿轮带动小齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

加速Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1:3Ba1物理好资源网(原物理ok网)

较小Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

加速器Ba1物理好资源网(原物理ok网)

小齿轮带动大齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1:3Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1:3Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1:3Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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减速Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3:1Ba1物理好资源网(原物理ok网)

变得更大Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1:3Ba1物理好资源网(原物理ok网)

减速装置Ba1物理好资源网(原物理ok网)

多种齿轮比Ba1物理好资源网(原物理ok网)

在由多个齿轮组成的齿轮组中,传动速比的计算大致可分为以下两种情况:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)齿轮并排啮合(齿轮不在同一轴线上)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

根据两齿轮啮合的速比,如图7.4所示,大齿轮与小齿轮的半径比为3:1,所以齿轮1与齿轮2的速比为1:3,齿轮2与齿轮3的速比为3:1,所以齿轮1与齿轮3的速比为1:1。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

注:计算并排啮合齿轮间输出齿轮的转速,可以跳过中间的一切传动过程,直接比较驱动轮与输出轮的半径比或齿轮比。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)多个加速(减速)齿轮装置(同轴轴驱动的齿轮)Ba1物理好资源网(原物理ok网)

这种情况如图 7.5 所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图 7.5 同轴驱动齿轮组Ba1物理好资源网(原物理ok网)

根据两齿轮啮合的速比,与手柄同轴的大齿轮带动小齿轮,大齿轮与小齿轮的半径比为3:1,所以大齿轮与小齿轮的速比为1:3。同轴上的齿轮转速相同(即角速度相同),中间轴上的大齿轮带动小齿轮,速比为1:3。所以,主动轮与输出轮的速比为1:9。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

倍数加速装置的最终转速比不能直接根据驱动轮与输出轮的半径或者齿轮比来计算,需要逐步计算,将倍数相乘才得到最终的转速。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮传动的优点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)功率可以准确地传输:当齿轮用于变速器时,齿轮齿轮旋转时,齿轮旋转时,驱动的轮将其旋转。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)齿轮变速箱具有较大的功率:通过齿轮齿之间的网缝实现齿轮变速箱,其变速箱功率大于皮带和其他设备。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(3)结构是紧凑的,适用于短途传输。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮传输的缺点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)大声的噪音:齿轮具有较大的传输力,因此产生的噪声相对较大。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)易于损坏:换速时,由于较大的传输力,齿轮齿易于折断。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

2.皮带驱动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

皮带驱动连接Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)皮带直接围绕两个驱动皮带轮,如图14.7所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图14.7皮带平行变速器Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)带有相反方向的两个驱动皮带,如图12.8所示。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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图14.8皮带十字驱动器Ba1物理好资源网(原物理ok网)

皮带设备的优势:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)可能的长距离传输是可能的:皮带具有一定的长度,因此只能使用两个皮带轮和一个皮带在长距离内传播力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)当施加突然的外力或突然变化时,可以保护机器,并且零件不会受到损坏。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(3)低噪声:与齿轮网缝相比,皮带驱动会产生较小的噪声。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

皮带设备的缺点:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)传输功率的过程将有一个时间延迟:当驾驶轮从静止状态到旋转时,皮带是弹性的,将皮带拉开和拉伸,但是驱动的轮子不会立即移动,因此会有暂时的延迟。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)无法准确传播:在上一章中,我们在传输过程中谈论了齿轮速度与齿轮半径成反比,并且可以获得准确的值,例如,当大齿轮是较大的齿轮时,它的齿轮是较小的速度。然而,由于弹性和滑移问题,当大型皮带轮是驾驶轮和加速器时,皮带不能准确地传递运动和力。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)在传输过程中,能量损失相对较大:与第二点相同。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(3)皮带很容易损坏。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.传输链Ba1物理好资源网(原物理ok网)

传输链通常用于低速和高载荷的经济传输设备中,主要包括滚轮链和齿轮链。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(1)传输链必须在传输时在同一平面上连接。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(2)使用传输链时,两个齿轮在相同的方向上旋转,这称为单向传输。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(3)当速度突然变化时,传输链反应缓慢,容易断裂。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(4)可以拆卸传输链的每个部分,因此可以自由调整传输距离。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

它可以在传输时准确地传输功率,驱动轮会旋转一个网格,而驱动的车轮旋转一个网格。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

(6)传输链设备的速度和力的计算与齿轮网格传输的速度相同。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动Ba1物理好资源网(原物理ok网)

图9.5传输链Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮,皮带和驱动链之间的区别Ba1物理好资源网(原物理ok网)

传播Ba1物理好资源网(原物理ok网)

安装方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

旋转方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

传输距离Ba1物理好资源网(原物理ok网)

优势Ba1物理好资源网(原物理ok网)

缺点Ba1物理好资源网(原物理ok网)

齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

同一平面(轴平行):Ba1物理好资源网(原物理ok网)

两个齿轮朝相反的方向旋转Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.关闭距离:直接2个齿轮网格2.长距离:多个齿轮网格Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.可以准确发射电源2.齿轮具有强大的传输功率Ba1物理好资源网(原物理ok网)

3.紧凑的结构Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.大声噪音2.易于损坏的零件和电动机Ba1物理好资源网(原物理ok网)

同一平面中的轴,彼此垂直:冠齿轮和刺齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

如果您不在同一架飞机上,请不要讨论方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

轴并非彼此垂直:Ba1物理好资源网(原物理ok网)

涡轮和平坦齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

可以以任何角度参与:多功能齿轮Ba1物理好资源网(原物理ok网)

驱动链Ba1物理好资源网(原物理ok网)

必须在同一架飞机上Ba1物理好资源网(原物理ok网)

朝着同一方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

长距离传输功率Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.准确的电力传输2.长距离传输Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.大声的噪音Ba1物理好资源网(原物理ok网)

腰带Ba1物理好资源网(原物理ok网)

同一架飞机:皮带平行Ba1物理好资源网(原物理ok网)

两个皮带轮都在相同的方向旋转Ba1物理好资源网(原物理ok网)

长距离传输功率Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.低噪声2.保护机械(牺牲自己以保护他人)3。皮带的弹性范围内长距离发射电源Ba1物理好资源网(原物理ok网)

1.有一个时间延迟,并且传输无法准确。Ba1物理好资源网(原物理ok网)

同一架飞机:皮带十字架Ba1物理好资源网(原物理ok网)

两个皮带轮朝相反的方向旋转Ba1物理好资源网(原物理ok网)

垂直平面(轴不垂直):皮带半横Ba1物理好资源网(原物理ok网)

如果您不在同一架飞机上,请不要讨论方向Ba1物理好资源网(原物理ok网)

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