机器人技术等级考试一级理论知识点

--机器人常识..................................................................1

1.机器人历史事件及重要理论...............................................1

2.主流机器人影视及形象...................................................6

3.机器人定义及组成.......................................................8

二.基础结构认知..............................................................11

三.力的基础认知..............................................................13

1.力的效果...............................................................13

3,二力平衡................................................................15

4.常见力的介绍............................................................15

四.简单机械...................................................................20

1.斜面...................................................................20

2.楔形...................................................................21

3.螺旋...................................................................22

4.杠杆..................................................................23

5.滑轮...................................................................30

6.轮轴...................................................................39

五.功与能量..................................................................40

............................................................................................................................................43

六.常用传动装置

1.齿轮啮合..............................................................43

2.皮带传动................................................................51

3.传动链.................................................................56

一.机器人常识

1.机器人历史事件及重要理论

古代机器。机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世

都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有

3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代

替人类完成各种工作。

机器马车。西周时期，中国的能工巧匠偃师用动物皮、木头、树

脂制出了能歌善舞的伶人，这是中国最早记载的木头机器人雏

形。

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。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像，

它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。

汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。

计里鼓车每行一里，车上木人击木马车鼓一下，每行十里击钟一

下。

1

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后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马"，

并用其运送军粮，支援前方战争。

机器人的产生

1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔•恰佩克在他的科幻小说《罗

萨姆的万能机器人》中，根据Robota和Robotnik两个单词，

创造出了"Robot"机器人这个词。从此之后机器人在历史舞台

上拉开了序幕。

1939年，美国西屋电气公司制造出家用机器人，它由电缆控制，

可以行走，会说话，甚至可以抽烟，让人们对家用机器人更加憧

憬。

1942年美国的西莫夫在的科幻小说中提出“机器人三大定律”：

1.机器人不应伤害人类；

2.机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除

外；

2

3n读万卷书行万里路

3.机器人应能保护自己，与前两条条相抵触者除外。

这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则

作为机器人开发的准则。

1948年诺伯特维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和

控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机

为核心的自动化工厂。

1954年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机

器人并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的

工作。

1959年美国发明家约瑟夫•英格伯格和德沃尔制造出第一台工

业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂一一

Unimation公司。约瑟夫英榴白格被称为“工业机器人之父”。

1966年斯坦福大学人工智能研究中心发明了谢克机器人

(ShakeTheRobot)，它是第一台移动机器人它被赋予了有

一、3

y

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限的观察和环境建模能力，控制它弘提的计算机要填满整个房

间。

1969年日本的机器人专家森昌弘出了“恐怖谷理论"：人形

玩具或机器人的仿真度越高，超过95%人们越有好感，但当超

过一个临界点98%时，这种好感度会突然降低，越像人越反感

恐惧，直至谷底，称之为恐怖谷。正因为如此，许多机器人专家

在制造机器人时，都尽量避免"机器人"外表太过人格化，以求

避免跌入"恐怖谷陷阱"。

国际上机器人比赛

国际上的机器人足球比赛分为两大系列RoboCUP(机器人

世界杯)和FIRA(微型机器人世界杯足球比赛)

(1)机器人世界杯(RoboCup)

1992年加拿大不列颠哥伦比亚大学教授Alan

Mackworth提出机器人进行足球比赛

1,:4

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1992年10月日本草拟了规则和足球机器人模拟系统的开

发原型。（原型）

1993年6月日本创办机器人比赛命名RoboCupJ联赛，

随后,更名机器人世界杯RoboCup。（创办）

1997年8月23-29日曰本名古屋举行比赛（首届比赛）

2008年6月在中国苏州举行了第12届机器人世界杯

（2）微型机器人世界杯足球比赛（FIRA）

1995年韩国科学技术院的金钟焕教授提出比赛

1996年11月在韩国首次举办了微型机器人世界杯足球比

赛，以后每年举办一次机器人足球比赛。

机器人的三代发展

第一代机器人：“示教再现”型机器人只具有记忆、存

储能力，按相应程序重复作业，但对周围环境基本没有感知

*上•：5

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与反馈控制能力。（工业机器人）

第二代机器人：感知型机器人随着传感技术和信息处理

技术的发展第二代机器人能够获得作业环境和作业对象的

部分有关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。

第三代机器人：智能机器人它具有更完善的环境感知能

力，而且还具有逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要

求与环境信息自主地进行工作。

2.主流机器人影视及形象

电影名称及机器人形象总结如下表

序号电影/动画片名称机器人形象电影年份

1终结者（第一部）T-8001984年

一；6

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2薜而±L节Number51986年

3机械战警亚历克斯•墨菲1987年

4男刀手爱德华爱德华1990年

5机器管家安德鲁1999年

6人工智能大卫2001年

7LRobot机械公敌尼桑2004年

8机器人历险记罗德尼2005年

9变形金刚（第一部）汽车人霸天虎2007年

10钢铁侠托尼•斯塔克2008年4月

11机器人总动员瓦力2008年6月

12铁臂阿重木阿童木2009年

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—Q

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13铁甲钢拳亚当2011年

14机器人启示录艾克斯2012

15环太平洋机甲猎人2013年

16超能陆战队大白2014年

17超能杳派查派2015年

3.机器人定义及组成

机器人定义

机器人是自动控制机器Robot的俗称启动控制机器包括一

切模拟人类行为或思想的机械（模拟其他生物）。

8

一、

%

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理想中的高仿真机器人是整合了控制论、机械、电子、计

算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在

向此方向研究开发。所以机器人是综合微电子技术，自动化

控制技术，机械学，计算机等学科综合成果

机器人系统基本结构：机械部分、传感部分、控制部分

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和

复杂机械等组成。

机器人驱动

机器人驱动方式：电力驱动液压驱动，气压驱动。

电机是发电机和电动机的统称，电机通常分为直流电机和交

流电机，交流电机分为异步电机和同步电机两类。人们对电

机的要求是体积小，高速，高精度。

9

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机器人的特点

机器人能力的评价标准包括：

1.智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判

断、决策、学习和逻辑推理等；

2.机能，指变通性、通用性或空间占有性等；

3.物理能，指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。

4.活动范围：机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,

可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。

各类机器人特点

工业机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或

协助人类工作，所以工业机器人具有以下特点：

1.对工作环境有很强的适应能力，能够代替人类在有害场所

从事危险工作。

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2.动作准确性高，可保证产品质量的稳定性。

3.能高强度在环境中从事单调简单的劳动。

4.具有很广泛的通用性。

医用机器人具有特点：

1.不能发生错误动作

2.非专业人员也可以正确使用

3.对医生提供有效的帮助

4.可以直接与人接触

二.基础结构认知

每个物体都是由简单的图形构成的，也就是说物体的每个面都是

由圆，三角形，四边形和多边形构成的。

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三角形有着稳固、坚定、耐压的特点。三角形框架、起重机、三

角形吊臂、屋顶、钢架桥中都有三角形的身影。

任取三角形两条边，在两条边角度不变的情况下,在两条边的非

公共端点连接第三条边。

因为第三条边不可伸缩或弯折

所以两端点距离固定。

按照相同的方式任取两条边都复合上述情况。

所以三角形固定，具有稳定性。

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0，

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一个结构是否稳定，除了考虑结构外，还要考虑放置的位置和物

体的重心。总体来说符合以下原则

1.与地面支撑面越大，物体越稳。

2.重心越低，物体越稳。

3.通过重心作竖直向下的直线与地面的交点，如果在接触面

上,则物体较稳；如果在支撑面外，物体不稳。

三.力的基础认知

1•力的效果

力的概念很抽象，我们一般根据力的作用效果来认识力。力

的作用效果有：

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改变物体的运动状态（速度）改变物体的形状

力的表示符号一般为F力的单位是牛顿N,常见的力有重力,

摩擦力，弹力等。

2.力的三要素

影响力的效果不同的三个重要因素：1.大小2.方向3.作用点

如图所示，将一薄钢条的下端固定，分别用不同的力去推它，使其发生（a）、（b）、（c）、（d）

各图中的形变，如果力的大小K=F3=F4>F2,那么，能说明力的作用效果跟力的作用点

(a)与(b):力的作用效果和力的大小有关

(a)与(c):力的作用效果和力的方向相关

(a)与(d):力的作用效果和力的作用点相关

个

力的示意图：3N要标明大小，方向，作用点。

口

3.二力平衡.

平衡：运动状态不发生改变。静止或者匀速直线

平衡条件：两个力大小相同，方向相反，同一个物体，同一直

线--------■------->

XZ

相互抵消

4.常见力的介绍

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(1)重力

定义：重力是我们生活中无时无刻都存在的一种力，是由于

地球的吸引而受到的力。表示符号：G

重心：地球吸引物体的每一个部分，但是对于整个物体，重

力作用的表现就好像它作用在物体的一个点上，这个点就是

物体的重心。质地均匀外形规则的物体的中心，很容易确定

重力的大小：G=mg重力=质量*重力加速度

g=9.8N/Kg

重力的方向：指向地心。竖直向下。

(2)摩擦力

两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或者具有相对运

动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种

力叫做摩擦力。

摩擦力的产生需要两个条件：第一是至少需要两个相互接触

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的物体，第二是物体之间要发生相对的运动或者是相对运动

趋势。而摩擦力的方向是阻碍物体相对运动的方向，根据物

体的运动状态又分为静摩擦力、滑动摩擦力以及滚动摩擦

力。分别介绍如下

静摩擦力。当相互接触的物体之间没有相对的移动，只有相

对运动趋势时，在接触面上产生的摩擦力称为静摩擦力。

静摩擦力的大小是不能直接得到的，不过我们可以根据力的

平衡来计算。静摩擦时，虽然有运动趋势，但没有运动，所

以物体是相对静止的，静止的物体是受力平衡的，可以根据

力的平衡条件求得静摩擦力，这需要知道物体上的其他力的

大小和方向。而静摩擦力的方向是与其他作用在物体上力的

总和的方向相反的。

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当物体上的外力过大，超过接触面能产生的最大静摩擦力

时，两物体就会发生相对的滑动，此时摩擦力变为滑动摩擦

力。

最大静摩擦的大小要大于滑动摩擦力。

渭动摩擦力。两个相互接触的物体，当它们发生相对运动时,

在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力称为滑动摩擦力。

滑动摩擦力的大小等于摩擦因数乘以压力，而摩擦因素与物

体表面的粗糙程度有关。

注意：压力是垂直于接触面的力，而不是垂直地面的力。如

下图中1是压力，2是重力。

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①②

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滚动摩擦力。当一物体在另一物体表面做无滑动的滚动或有

滚动的趋势时，在接触面上产生的阻碍滚动的摩擦力称为滚

动摩擦力。

前面我们说到现在的轮胎上都是有花纹的，这些花纹主要是

为了让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑。

一般情况下，物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，只

有滑动摩擦力的1/40到1/60。所以在地面滚动物体比推着

物体滑动省力得多。

卓•19

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四.简单机械

1.斜面

斜面，是指与水平方向有不为零的夹角的平面。

斜面是一种简单机械，可用于克服垂直提升重物的困难,

省力但是费距离。

斜面的工作原理：

斜面与平面的倾角越小，斜面较长，则省力越大，但费距离。

斜面与平面的倾角越大，斜面较短，则省力越小，但省距离。

从底面爬到最高处，延直线1,路程短，但费力；延直线2,

路程长，但省力。

斜面在生活中有广泛的应用，如盘山公路、搬运滚筒、螺丝

钉、斜面传送带等

2.楔形

楔是斜面的应用，原指上厚下薄的小木搬，在结构中表示一

头尖一头稍粗的物品。如下图所示。

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生活中的斧头，钉子都是楔形。都是斜面的应用，为了更加

省力。

3.螺旋

螺旋是一种简单机械，是斜面的变形。

第一个描述螺旋物的人是希腊科学家阿基米德。阿基米德螺

旋是一个装在木制圆筒里的巨大螺旋状物，如图1.5所示，

它用来把水从一个水平面提升到另一个水平面,对田地进行

灌溉。这个东西的真正发明者并非阿基米德本人，他只是描

述了这种已经存在的东西。阿基米德螺旋可能是古代埃及的

22

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能工巧匠们设计并在尼罗河两岸的灌溉中使用的。

图1.5阿基米德螺旋

4.杠杆

古希腊科学家阿基米德有这样一句流传很久的名言："给我

23

0，

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一个支点，我就能撬起整个地球！”这句话便是说杠杆原理。

杠杆的定义是能绕某一固定点转动的杆，对于跷跷板来说，

跷板这个杆能够绕支架上的点旋转，而扳手这个杆能够绕螺

丝的中心轴旋转。在杠杆结构中，那个固定的点称为支点。

支点两边力的关系是

一边的重量X物体到支点的距离;另一边重量X另一

边物体到支点的距离

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杠杆原理的公式是FiLi=F2L2

杠杆原理的五要素是

动力：使杠杆转动的力叫做动力，施力的点叫动力作用点。

动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离叫做动力臂

支点：杠杆绕着转动的固定点叫做支点

阻力：阻碍杠杆转动的力叫做阻力，施力的点叫阻力作用点。

阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离叫做阻力臂

说明：通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线

25

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杠杆的分类

生活中的杠杆按照施加动力的大小分为省力杠杆、费力杠杆

和等臂杠杆。三者具体的比较如下表所示

分类条件力力运动距离

省力杠杆费距离

FI>F2

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费力杠杆Ll>l_2Fi<F|省距离

等臂杠杆LI=L2Fi=F|不费不省

说明：省距离、费距离中的距离指的是力的作用点运动的距

离，而不是力到支点的距离

杠杆的应用

我们在生活中应用杠杆原理的时候并不是都要使用省力杠

杆，而是要看具体的情况，有些情况下是为了省力，而有些

情况下是为了节省距离。为了省力，就应该用动力臂比阻力

臂长的杠杆；如欲省距离，就应该用动力臂比阻力臂短的杠

杆。

在杠杆结构中要想省力，就必须多移动距离；要想少移动距

离，就必须多费些力。要想又省力而又少移动距离，是不可

能实现的。下面我们就来列举一些生活中常见的杠杆结构，

大家可以分析一下其中包含的杠杆五要素。

1,:27

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费力杠杆：银子、钓鱼竿、筷子等，费力杠杆的应用主要是

为了省距离

省力杠杆：榨汁器、胡桃钳，门把手，扳手，铁钳,

指甲刀。省力杠杆的应用为了省力。

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—Q

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等臂杠杆：天平，主要用于测量两侧物体质量。

29

一读万卷书行万里路

5.滑轮

由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索（绳、胶

带、钢索、链条等）所组成的可以绕着中心轴旋转的简单机

械叫做滑轮。滑轮是可以用来提升重物并能省力的简单机

械，滑轮有动滑轮和定滑轮之分。

定滑轮

定滑轮是中心轴的位置固定不变的滑轮，定滑轮具有以下特

占

/\\\•

1.改变力的方向。如图6.5所示，如果想让物体上升，那就

要向下施力。

30

0，

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图6.5定滑轮能改变力的方向

定滑轮改变力的方向是可以根据实际情况来确定的，并不一

定是反方向，如图6.6中展示的是两个不同的施力方向。这

两个力的大小是一样的。

31

0，

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图6.6施力的方向不同

2.不改变力的大小，不省力也不费力。

3.施力端运动距离和物体上升距离相同。

定渭轮原理

定滑轮实质上是一个等臂杠杆。如图6.7所示，定滑轮中心

的轴就是这个等臂杠杆的支点，重物端的滑轮圆边上为阻力

点，施力端的滑轮圆边为动力点。此时，无论什么方向拉动

绳子

32

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阻力臂都与动力臂相当，都是滑轮的半径，所以定滑轮是等

臂杠杆。

定滑轮

重占

E重物

图6.7定滑轮的工作原理

动滑轮

中心轴的位置随着被拉物体一起运动的滑轮叫动滑轮。动

滑轮的特点是:

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1.不改变力的方向，如图6.8所示，想要让物体向上，就要

向上拉倒物体，图中，动滑轮的F乙的方向向上，物体向上

运动。而定滑轮的F甲的方向向下时，物体是向上运动的。

图6.8动滑轮和定滑轮的比较

2.改变力的大小，如上图竖直向上用力时，力的大小为重物

的一半，所以省了一半力。

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3.施力端上升距离为物体上升距离的二倍。

动滑轮的原理：

动滑轮的实质是一个省力杠杆，如图6.9所示，动滑轮的中

心轴拉着重物的为阻力点，施力端的圆边为动力点，而支点

为左侧圆的边界，此时动力臂的长度是圆的直径，而阻力臂

的长度是圆的半径，所以动力臂是阻力臂的两倍，所以动滑

轮省力，且动力是阻力（物体的重量）的一半。

卓•35

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图6.9动滑轮的原理

思考：动滑轮中，施力方向不是竖直向上的，而是斜向上的,

力的大小是否也是物体重量的一半呢？

滑轮组

滑轮组是由多个动滑轮和定滑轮组成的机构。如图6.10中

两个滑轮就是组合在一起的。

36

0，

久读万卷书行万里路

图6.10滑轮组

滑轮组的特点是：

1.定滑轮可以改变力的方向，但不能省力地拉动物体。动滑

轮不可以改变力的方向，但能省一半的力地拉动物体。滑轮

组结合了定滑轮和动滑轮，这样既可以改变力的方向，又能

很省力地拉动物体。

2.渭轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重

的几分之一。绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定

卓■37

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滑轮的就不算了。如图6.11所示，绳子的段数只计算绕过

动滑轮的绳子，在图中左侧的滑轮组中是4段绳子，所以F

是物体总重量的四分之一。

图6.11滑轮组的省力情况

3.使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，施力端移动的距离

会比重物移动的距离大很多。比如图6.11中最左边的滑轮

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‘卒读万卷书行万里路

组，虽然施力是物体重量的四分之一，但移动的距离也延长

了四倍。

6.轮轴

这种能绕共同轴线旋转的机械，叫做轮轴。在轮轴中外环叫

轮，内环叫轴。轮轴两个环是同心圆。

轮轴的实质实际是一个能够连续旋转的杠杆。这个杠杆的支

点就在轴线上，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速，动力点

就是轮的外圆，而阻力点就是轴的外圆（阻力臂就是轴的半

径），所以当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆，轮和轴

的半径相差越大则越省力，但越费距离。动力作用在轴上则

轮轴为费力杠杆，轮和轴的半径相差越大则费力，但越省距

离。

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五.功与能量

这里我们介绍一个功的概念。当一个力作用在物体上的时

候，如果这个力让物体在这个力的方向上移动了一段距离，

那么这个力的作用就显示出了成效，在力学里就说这个力做

了功。

功的大小是力乘以力的方向上移动的距离，单位是焦耳。因

此功包含的两个必要因素就是：作用在物体上的力以及物体

在这个力的方向上移动的距离。

在了解了功的概念后，我们来看一下之前学过的杠杆和滑

轮，这两个机械机构中，只要省力就会费距离，费力就会省

40

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距离，且力和距离的乘积是固定的。

其实在力学中有一个重要的结论：任何机械都不省功。

功率。功率就是单位时间内所做的功，通常用P表示。

功率的单位是瓦特，因为功的大小是力乘以距离，而距离又

等于速度乘以时间，所以

功力X距离力X速度X时间

功率二二力X速度

时间时间时间

能量转化

一切物质都具有能量，能量以多种不同的形式存在；按照物

质的不同运动形式分类，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

量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。

动能是物体在运动时具有的能。

势能包括重力势能和弹性势能。

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重力势能是物体由于被举高而具有的能量。

弹性势能是物体由于弹性形变而具有的能量。

机械能是动能和势能的总和。当物体下落时，高度越小，那

么它的重力势能就越来越小，但是物体的速度会越来越快，

则动能就越来越大。如果不考虑空气阻力的话，机械能是不

变的，重力势能减小的部分都变成了动能。

在荡秋千时，从最低点到最高点的过程中，速度越来越小，

而高度越来越大，这时动能转化为重力势能；到达最高点时,

速度为零，动能为零，全部动能转化为重力势能。从最高点

下降到最低点的过程中，速度越来越大，而高度越来越小，

这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。

1,:42

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荡秋千时的能量变化如下所示。

局）度：最低点---►最IWJ点----►最低点

速度：速度最大x速度为零►速度最大

能量：动能最大一>势能最大—>动能最大

能量守恒

能量不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他

形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中,

能量的总和保持不变。

六.常用传动装置

1.齿轮啮合

_#•43

金、

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齿轮啮合方式

齿轮啮合方式常用两种：平行啮合，垂直啮合

齿轮传动的方向(垂直啮合不在同一平面，不考虑方向)

(1)两齿轮平行啮合:两个齿轮转动的方向相反；当大齿轮

作为主动轮，顺时针转动时，小齿轮作逆时针转动。

(2)若多个齿轮啮合：接近的两个齿轮转动方向相反；而

中间隔了一个齿轮的1号和3号转动方向相同，如图7.4所

ZFo

_>s44

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(a)(b)

图7.4齿轮的转动方向

图中，1号齿轮和2号齿轮啮合，转动方向相反；2号与3

号齿轮啮合，转动方向相反，所以1号齿轮和3号齿轮的转

动方向相同。

这里我们再介绍几个概念：

角速度：圆周运动中在单位时间内转过的弧度，即齿轮每秒转动的

角度。

线速度：圆周运动中在单位时间内转过的曲线长度。

转速：圆周运动中在单位时间内转过的圈数。

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0，

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在齿轮啮合方式传动下

(1)转动的齿数相同，故而线速度相同，角速度和转速根据齿轮大

小而判断。齿轮越大，角速度和转速越小。如图5.5所示

图5.5齿轮大小不同

(2)在同一根轴上的两个齿轮传动，由于同轴转动的速度相同，固

角速度和转速相同，而线速度很据齿轮的大小判断。齿轮越大，线速

度越大。如图5.6所示

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图5.6同轴齿轮

齿轮传动的速度比

齿轮传动时齿轮传动的速度与半径和齿数的关系如下

47

0，

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齿轮啮传动

半径直径周长齿数转速作用

合力

大齿轮

加速变小加速

带动小3:13:13:13:1

羁

1:33:1

齿轮

小齿轮

减速变大减速

带动大1:31:31:31:3

3:11:3

齿轮

多个齿轮传动的速度比

在多个齿轮组成的齿轮组中，计算传动速度比大致分为以下

两种情况

(1)齿轮并排依次啮合(各齿轮都不在同一轴上)

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5金、

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根据两个齿轮啮合的速度比，如图7.4所示,大齿轮与小齿

轮半径比为3:1,那么1号齿轮和2号齿轮的速度比为1:3,

2号齿轮和3号齿轮的速度比为3:1,所以1号齿轮与3号

齿轮的速度比为1:1。

说明：计算并排依次啮合的齿轮间输出的齿轮速度，可以越

过中间所有的传动过程，直接比较主动轮和输出轮的半径比

或齿轮比。

（2）多重加速（减速）齿轮装置（有同轴带动的齿轮）

这种情况如图7.5所示。

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图7.5有同轴带动的齿轮组

根据两个齿轮啮合的速度比，与把手同轴的大齿轮带动小齿

轮，大齿轮与小齿轮半径比为3:1,那么大齿轮与小齿轮的

速度比为1:3。而同一轴上的齿轮的转动速度相同（即角速

度相同），中间轴上的大齿轮带动小齿轮，速度比为1:3。

所以，主动轮与输出轮的速度比为1:9。

多重加速装置最终速度比不能按照主动轮和输出轮的半径

或齿轮比直接计算。需要一步步计算，按照倍数乘积得出最

后的速度。

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卓■

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齿轮传动的优点:

(1)可以准确无误的传递动力：齿轮传动时，是通过轮齿

啮合，主动轮转动一个轮齿，从动轮跟着转动一个轮齿，

这样的传递方式保证了运动的准确性。

(2)齿轮传动力大：齿轮传动通过轮齿与轮齿之间的啮合,

传动力大于皮带等装置。

(3)结构紧凑，适用于近距离传动，不能直接啮合时，可

以通过多个齿轮传动。

齿轮传动缺点：

(1)噪音大：齿轮传动力大，所以产生的噪音较大

(2)易损坏：变速时，由于传动力大，齿轮的轮齿容易断

型

2.皮带传动

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皮带传动连接方式

(1)平行传动。皮带直接绕过两个传动轮，这种传动方式

也称作开口传动。如下图14.7所示,传动时两个滑轮转动

方向相同。当小滑轮作为主动轮顺时针转动时，大滑轮也顺

时针转动。

图14.7皮带平行传动

(2)交叉传动。皮带反方向180度绕过两传动轮，如下图

12.8所示，这种传动方式叫交叉传动。交叉传动时，两个滑

轮的转动方向相反，当小滑轮顺时针转动时，则大滑轮逆时

针转动。

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0，

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图14.8皮带交叉传动

(3)半交叉传动。皮带交叉90。绕过两传动轮，穿过两个

传动轮的轴位置异面垂直,如下图12.9所示,这种传动方

式叫半交叉传动。两个滑轮不在同一平面上，所以不讨论转

动方向。半交叉传动使用较少，轴的位置需要异面垂直，两

个传动轮的中心位置连线又要和两个轴都垂直，限制较多，

不容易调节。

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0，

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图14.9半交叉传动

皮带装置的优点：

(1)可实现远距离传动：皮带是有一定的长度的，这样就

可以只利用两个滑轮和一根皮带将力传递到较远距离。

(2)在突然施加外力或者突然变速时，可以保护机械，不

会损坏零件。

(3)噪音小：相对于齿轮啮合，皮带传动的噪音较小。

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皮带装置的缺点:

(1)在传递动力过程中，会有时间上的延缓：皮带有弹性,

在主动轮从静止到转动的一刻，皮带被拉动伸长，从动轮并

没有马上运动，会有一瞬间的延缓。

(2)不能准确无误的传动：前面章节我们讲过减速和加速

装置，在传动时，齿轮速度和齿轮半径成反比，可以得到准

确的数值，比如半径为3:1的齿轮，大齿轮为主动轮时，为

加速装置，大齿轮速度与小齿轮速度比应该为1:3，小齿轮

速度为大齿轮的三倍。而皮带由于弹力和打滑的问题，在传

动时，不能准确无误的传递运动与力，同样的大滑轮为主动

轮的加速装置，小滑轮的速度没有达到大滑轮的三倍，

(2)在传动时，能量损失比较大：和第二条同理。

(3)皮带容易破损。

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3国号‘、读万卷书行万里路

3.传动链

传动链通常用于低速度大负荷的经济型动力传动装置，主要

有滚子链和齿形链等种类。传动链具有如下的特点：

(1)传动链传动时要求必须在同一平面连接，否则传动链

两侧受力不均而容易断裂。

(2)传动链传动时，两个齿轮转动的方向相同，属于同向

传动。这种传动方式不像齿轮啮合的传动方式那样可以改变

运动的方向。

(3)在突然变速时，传动链的反应较慢，容易断裂。

(4)传动链每一节都可以拆卸，所以传动的距离可以自由

调节。

(5)可以准确无误的传递动力，传动时主动轮转动一格，

从动轮转动一格。

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(6)传动链装置的速度和力的计算均与齿轮啮合传动相同。

图9.5传动链

齿轮、皮带、传动链之间的区别

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传动距

安装方向转动方1可优点缺点