【全国青少年机器人技术等级考试】机械结构部分一级.pdf

青少年机器人技术等级考试 一级理论 中国电子学会青少年机器人技术等级考试工作办公室 考试形式考试形式能力要求能力要求知识点知识点分值分值 理论考试理论考试 机器人认知 1)机器人组成、机器动力来源、机 器人形象辨别 10 概念认知 1)常见工具的使用 2)钉子、螺丝钉、螺丝杆、楔形、 螺旋、斜面的省力原理、特点及 应用 3)杠杆五要素的辨别、杠杆原理的 应用、杠杆分类 4)省力、费力、等臂杠杆的辨别、 应用 5)滑轮、动滑轮、定滑轮的认知、 应用 6)单摆相关概念的考察 7)一级机械结构的辨认、应用 10 原理认知 1)三角形、平行四边形稳定性、应 用；普通结构稳定性、影响稳定 性的因素 2)风扇降温原理 3)动能、势能转化；秋千中的能量 转化、单摆中的能量转化；能量 守恒 20 机械结构 1)轮轴原理，轮轴的应用 2)齿轮按外形分类、齿轮优缺点 3)滑轮的特征 4)蜗轮蜗杆的特征 5)常见物品的机械原理（涉及一级 结构的，如指甲刀涉及杠杆） 40 传动方式 1)传动链及履带特征、原理、作用、 应用；链传动优缺点 2)齿轮传动比定性考差、齿轮加减 速；角速度、线速度、转速；齿 轮啮合、同轴齿轮特征；齿轮啮 合转向特征；多齿轮啮合传动比； 齿轮多级传动的传动比； 20 分值配比 基本工具：钉子、螺丝、螺丝钉、螺栓、螺母、螺丝刀、扳手、钳子。

第一章第一章基本结构基本结构 如图，十字花螺丝刀一般 配合下列哪种物品使用？ d 楔形、螺旋、斜面 斜面定义：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 斜面在生活中有广泛的应用 1 2 第二章第二章秋千秋千 1、稳定性分析 三角形有着稳固、坚定、耐压的特点 应用：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 2、影响物体稳定性的因素 3、能量转化（荡秋千时的能量转化） 机械能包括动能和势能 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，势能又分为重力势能和弹性势能 4、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 单摆运动周期T与单摆的摆长L和重力 加速度g有关单摆周期公式：T=2 思考：同一个单摆从地球拿到月球，单摆周期如何变化，如何调整 单摆使运动周期不变？ 理想状态下同一地点的单摆摆长越长，摆动的周期越长 题型：判断题 第三章第三章跷跷板跷跷板 力学之父阿基米德说过：“假如给我一 个支点，我就能推动地球”，这句话非常 形象的描述了杠杆原理。

题型:判断题 杠杆原理的公式是F1 L1 = F2 L2 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 1 1、、杠杆原理杠杆原理 如图，使用镊子的时候作为支点的是？ a 2 2、、杠杆分类杠杆分类 分类分类条件条件力力力运动距离力运动距离 省力杠杆省力杠杆L1F2费距离 费力杠杆费力杠杆L1L2F1

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 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 费力杠杆：镊子、钓鱼竿、筷子等，费力杠杆的应用主要是为了省距离 等臂杠杆：天平，主要用于测量两侧物体质量 如图，哪个剪刀利用了省力杠杆原理？ b 一级真题：剪刀主要利用了（d）原理工作 A.滑轮B.轮轴C.斜面D.杠杆 下面不是利用杠杆原理的工具是哪个？d B. C. D. A.D. 如图，下列能省力的工具有哪些？abc 第四章第四章搅拌器搅拌器 齿轮是一种轮缘上有齿且能连续 啮合传递运动和动力的机械零件 齿轮上每一个用于啮合的凸起的部 分称为轮齿，整个圆周上的轮齿总 数称为齿数 1、、齿轮啮合方式齿轮啮合方式 齿轮啮合方式常用两种：平行啮合，垂直啮合 2 2、、齿轮齿轮转转动的方向（垂直啮合不在同一平面，不考虑方向）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，如图所示。

3 3、、轮轴轮轴 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 如图，轮轴相当于变形的杠杆，则支点是？ b 如图,转笔刀手摇部分相当于？d A齿轮 B定滑轮 C动滑轮 D轮轴 在日常生活中，常用的轮轴有哪些？acd A.水龙头B.水杯C.门把手D.方向盘 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，动力作用点在轮的外圆上，而阻 力作用点在轴的外圆（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 4 4、齿轮的种类、齿轮的种类 按外形分类，分为：平齿轮、冠齿轮、蜗轮按外形分类，分为：平齿轮、冠齿轮、蜗轮 图中哪个是冠齿轮？c 如图说法错误的是？ d A.此机械结构为蜗轮蜗杆 B.该机械结构中一般蜗轮为从动件 C.该机械结构中一般蜗杆为主动件 D.蜗轮可以轻易带动蜗杆 第五章第五章奇怪的时钟奇怪的时钟 1、齿轮的加减速 2、重要概念及齿轮传动特性 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 传动比的大小：啮合齿轮的转速比 主动轮的概念 关于齿轮说法正确的是？ A A直接连接电机的齿轮是主动轮 B大齿轮带动小齿轮起减速作用 C小齿轮带动大齿轮起加速作用 D平行啮合的两齿轮旋转方向相同 （1）在齿轮啮合方式传动下，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 （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 在齿轮传动中，传动比越大，其输出轴的转速（ ） A.越大B.越小C.不变 D.输出轴转速和传动比没有直接关系 题型:单选题 b 有一对传动齿轮，主动轮的转速480转每分钟，主动轮的齿数是20， 从 动 轮 的 齿 数 是 40 ， 从 动 轮 的 转 速 是 （） 转 每 分 钟 A.120B.240C.480D.960 b 题型：单选题 下列计算正确的是： A.8齿齿轮带动40齿齿轮传动比是5：1 B.24齿齿轮带动8齿齿轮传动比是1：3 C.60齿齿轮带动12齿齿轮传动比是5:1 D.8齿齿轮带动40齿齿轮传动比是4:1 ab 第六章第六章起重机起重机 1 1、、滑轮滑轮 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 2 2、、定滑轮定滑轮 定滑轮是中心轴的位置固定不变的滑轮， 定滑轮具有以下特点： 1.改变力的方向如图所示，如果想让物 体上升，那就要向下施力 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 说明：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，如图展示的是两个不同的施力方向这两个力的大小是 一样的 定滑轮原理 定滑轮实质上是一个等臂杠杆如图所示 ，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 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 3、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： 1.不改变力的方向，如图所示，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 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 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 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？ 一级真题如下图中，定滑轮有（）个 A.1 B.2 C.3 D.0 题型:单选题 b 如图，哪个滑轮是动滑轮？d 如图，关于该滑轮组说法正确的是？b A.有两个动滑轮 B.有两个定滑轮 C.左边是动滑轮，右边是定滑轮 D.左边是定滑轮，右边是动滑轮 以下哪个机械结构不能用来省力？ b A.动滑轮 B.定滑轮 C.斜面 D.省力杠杆 4 4、、滑轮组滑轮组 滑轮组是由多个动滑轮和定滑轮组成的机构如图两个滑轮就是 组合在一起的 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.滑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 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如图最左边的滑轮组，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 一级真题：滑轮组的特点是（c） A.省力，不能改变力的方向. B.不省力，能改变力的方向 C.省力，能改变力的方向. D.以上答案都不对 题型:单选题 一级真题：每周一学校都会举行升旗仪式，在升旗仪式上，当升旗手缓缓向下拉绳 子时，旗子就会徐徐上升这是由于旗杆顶有一个（b ）, 它能改变力的方向 A、齿轮B、定滑轮C、动滑轮D、齿条 题型:单选题 下列滑轮组能省力的有几个？ acd 下列滑轮图片中，最省力的是 c 题型:单选题 下列简单的机械中，不能省力，但可以改变力的方向的是a A.定滑轮B.动滑轮C.斜面D滑轮组 题型:单选题 第七章第七章烤肉架烤肉架传动比传动比=齿数比的反比齿数比的反比 1 1、、多个齿轮传动的速度比多个齿轮传。