第5課齒輪傳動(dòng)——機(jī)械夾子教學(xué)案

1、EV3電子教案入門(mén)篇第5課 齒輪傳動(dòng)機(jī)械夾子 教學(xué)案一、提出問(wèn)題 當(dāng)我們想抓取桌子上的杯子，我們可以用手去抓取，那么機(jī)器人如果想抓取物體，該如何去抓取呢?機(jī)器人可不可以用手或夾子來(lái)抓取呢?這節(jié)課我們就來(lái)制作能抓取物體的夾子。 二、聯(lián)想 我們的手非常靈活，把機(jī)器人的手制作成像人一樣的靈活，不是很容易，但是我們可以借鑒生活中的剪刀，鑷子等工具,如圖5-1和圖5-2所示，模擬它們的結(jié)構(gòu)制作一個(gè)夾子作為機(jī)器人的手，讓機(jī)器人去抓取物體。 圖5-1 剪刀圖5-2鑷子三、要求 機(jī)械夾子的制作1. 機(jī)械夾子可以打開(kāi)和閉合 2. 用齒輪帶動(dòng)夾子進(jìn)行傳動(dòng)四、構(gòu)建1. 夾子的制作夾子的制作利用兩根彎曲的圓梁，兩根圓

2、梁一左一右組成夾子的左右兩片，如圖5-3所示。圖5-3 彎梁2. 齒輪的傳動(dòng)圖5-4 24齒齒輪齒輪利用兩個(gè)24齒的齒輪來(lái)完成，如圖5-4所示。當(dāng)兩個(gè)相同的齒輪傳動(dòng)的時(shí)候，大家要注意它們的扭矩，速度都不變，但是兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的，我們制作的夾子是利用了這個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)夾子閉合，當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)夾子分開(kāi)，如圖5-5所示。圖5-5齒輪傳動(dòng) 3. 完成后的效果，如圖5-6所示。圖5-6齒輪傳動(dòng)的夾子我們利用齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)制作了這個(gè)夾子，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，夾子就會(huì)分開(kāi)或閉合。五、優(yōu)化與改進(jìn) 上面制作的夾子在使用上有什么問(wèn)題嗎? 我們可以發(fā)現(xiàn)剛才利用齒輪制作的機(jī)械夾子，在閉合和開(kāi)啟的時(shí)候速度太

3、快，而且當(dāng)關(guān)閉夾子時(shí)，夾子很容易自動(dòng)松開(kāi)。第一個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)改變齒輪的傳動(dòng)比來(lái)解決，第二個(gè)問(wèn)題要求夾子可以自動(dòng)鎖定，用機(jī)械結(jié)構(gòu)解決比較困難。因此，為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，我們要利用樂(lè)高的一個(gè)新的齒輪：渦輪。 技能牌：渦輪，如圖5-7所示。圖5-7渦輪 渦輪通常會(huì)與齒輪進(jìn)行嚙合，并且會(huì)連接兩個(gè)互相垂直的軸，也就是說(shuō)通過(guò)渦輪的傳動(dòng)可以改變力的方向，而且渦輪可以增大扭矩，減小角速度，并且可以使被傳動(dòng)的齒輪具備自鎖的功能。所謂自鎖功能是指只有渦輪這個(gè)軸是可以人為旋轉(zhuǎn)的，而齒輪的軸是不能被人為旋轉(zhuǎn)的，齒輪只能依靠渦輪的傳動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。 由此我們可以看到，渦輪的應(yīng)用就可以解決剛才我們提到的兩個(gè)問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)減慢速

4、度和自鎖的功能。下面，我們就利用渦輪來(lái)進(jìn)行機(jī)械夾的改進(jìn)。1. 框架的搭建 框架的搭建全部利用圓梁來(lái)完成，結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，堅(jiān)固，如圖5-8所示。圖5-8 框架2. 渦輪的制作 渦輪的固定非常重要，一定要把渦輪牢固的安裝在框架上，不能上下或左右晃動(dòng)，如圖5-9所示。圖5-9 渦輪的制作3. 完成后的效果 安裝齒輪和夾子后的效果，如圖5-10所示。這樣轉(zhuǎn)動(dòng)黑色十字軸后就可以關(guān)閉和開(kāi)啟夾子了，試一下吧！圖5-10 渦輪傳動(dòng)的夾子六、實(shí)踐與討論 利用渦輪制作的的機(jī)械夾扭矩增加多少倍?_ 渦輪的自鎖功能還能應(yīng)用到哪些方面呢?_ _七、拓展 渦輪的自鎖功能可以應(yīng)用到生活中的方方面面，例如在第3課中的停車(chē)場(chǎng)欄

5、桿器，欄桿在上升和下降的過(guò)程中，應(yīng)該是鎖定的狀態(tài)，為了使通過(guò)的車(chē)輛更加安全，這是非常重要的。 樂(lè)高還提供了放置渦輪的積木套裝，我們稱它為渦輪箱，如圖5-11所示，這樣在我們使用渦輪進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候就更加方便了。圖5-11 渦輪箱下面我們就用渦輪箱來(lái)改進(jìn)一下欄桿器，如圖5-12所示。圖5-12 用渦輪箱制作的欄桿器 大家實(shí)踐的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，只有手柄可以轉(zhuǎn)動(dòng)，而欄桿是抬不動(dòng)的，這是由于渦輪有自鎖的功能，這樣在車(chē)輛通過(guò)時(shí)就會(huì)更加的安全。八、作業(yè)：1. 說(shuō)一說(shuō)渦輪有什么特點(diǎn)?2. 試一試渦輪還可以與其他的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)嗎?第5課齒輪夾子搭建圖1. 彎梁當(dāng)作夾子2. 24齒齒輪3. 齒輪傳動(dòng)4. 連接2個(gè)長(zhǎng)銷(xiāo)連接器5. 連接彎梁6. 最終完成的夾子渦輪夾子搭建圖1. 連接軸和軸連接器2. 連接2個(gè)直角紅梁3. 連接藍(lán)色長(zhǎng)銷(xiāo)4. 兩側(cè)連接2個(gè)3孔圓梁5. 連接軸、軸套和軸連接器6. 連接紅色直角梁7. 兩側(cè)連接2個(gè)黑色圓銷(xiāo)8. 將上，下兩部分進(jìn)行連接并插入圓銷(xiāo)9. 兩側(cè)插入圓梁10. 搭建渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11. 將轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行連接12. 加入24齒齒輪傳動(dòng)13. 齒輪背面14. 將夾子插到軸上15. 夾子合并16. 渦輪傳動(dòng)17. 夾子打開(kāi)渦輪箱欄桿器搭建圖1. 渦輪箱2. 渦輪套裝所需要零件3.