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1、EV3电子教案入门篇第5课 齿轮传动机械夹子 教学案一、提出问题 当我们想抓取桌子上的杯子，我们可以用手去抓取，那么机器人如果想抓取物体，该如何去抓取呢?机器人可不可以用手或夹子来抓取呢?这节课我们就来制作能抓取物体的夹子。 二、联想 我们的手非常灵活，把机器人的手制作成像人一样的灵活，不是很容易，但是我们可以借鉴生活中的剪刀，镊子等工具,如图5-1和图5-2所示，模拟它们的结构制作一个夹子作为机器人的手，让机器人去抓取物体。 图5-1 剪刀图5-2镊子三、要求 机械夹子的制作1. 机械夹子可以打开和闭合 2. 用齿轮带动夹子进行传动四、构建1. 夹子的制作夹子的制作利用两根弯曲的圆梁，两根圆
2、梁一左一右组成夹子的左右两片，如图5-3所示。图5-3 弯梁2. 齿轮的传动图5-4 24齿齿轮齿轮利用两个24齿的齿轮来完成，如图5-4所示。当两个相同的齿轮传动的时候，大家要注意它们的扭矩，速度都不变，但是两个齿轮的转动方向是相反的，我们制作的夹子是利用了这个特点，当顺时针转动时夹子闭合，当逆时针转动时夹子分开，如图5-5所示。图5-5齿轮传动 3. 完成后的效果，如图5-6所示。图5-6齿轮传动的夹子我们利用齿轮传动的特点制作了这个夹子，当转动手柄时，夹子就会分开或闭合。五、优化与改进 上面制作的夹子在使用上有什么问题吗? 我们可以发现刚才利用齿轮制作的机械夹子，在闭合和开启的时候速度太
3、快，而且当关闭夹子时，夹子很容易自动松开。第一个问题可以通过改变齿轮的传动比来解决，第二个问题要求夹子可以自动锁定，用机械结构解决比较困难。因此，为了解决这两个问题，我们要利用乐高的一个新的齿轮：涡轮。 技能牌：涡轮，如图5-7所示。图5-7涡轮 涡轮通常会与齿轮进行啮合，并且会连接两个互相垂直的轴，也就是说通过涡轮的传动可以改变力的方向，而且涡轮可以增大扭矩，减小角速度，并且可以使被传动的齿轮具备自锁的功能。所谓自锁功能是指只有涡轮这个轴是可以人为旋转的，而齿轮的轴是不能被人为旋转的，齿轮只能依靠涡轮的传动而转动。 由此我们可以看到，涡轮的应用就可以解决刚才我们提到的两个问题，可以实现减慢速
4、度和自锁的功能。下面，我们就利用涡轮来进行机械夹的改进。1. 框架的搭建 框架的搭建全部利用圆梁来完成，结构紧凑，轻便，坚固，如图5-8所示。图5-8 框架2. 涡轮的制作 涡轮的固定非常重要，一定要把涡轮牢固的安装在框架上，不能上下或左右晃动，如图5-9所示。图5-9 涡轮的制作3. 完成后的效果 安装齿轮和夹子后的效果，如图5-10所示。这样转动黑色十字轴后就可以关闭和开启夹子了，试一下吧！图5-10 涡轮传动的夹子六、实践与讨论 利用涡轮制作的的机械夹扭矩增加多少倍?_ 涡轮的自锁功能还能应用到哪些方面呢?_ _七、拓展 涡轮的自锁功能可以应用到生活中的方方面面，例如在第3课中的停车场栏
5、杆器，栏杆在上升和下降的过程中，应该是锁定的状态，为了使通过的车辆更加安全，这是非常重要的。 乐高还提供了放置涡轮的积木套装，我们称它为涡轮箱，如图5-11所示，这样在我们使用涡轮进行传动的时候就更加方便了。图5-11 涡轮箱下面我们就用涡轮箱来改进一下栏杆器，如图5-12所示。图5-12 用涡轮箱制作的栏杆器 大家实践的时候可以发现，只有手柄可以转动，而栏杆是抬不动的，这是由于涡轮有自锁的功能，这样在车辆通过时就会更加的安全。八、作业：1. 说一说涡轮有什么特点?2. 试一试涡轮还可以与其他的齿轮进行传动吗?第5课齿轮夹子搭建图1. 弯梁当作夹子2. 24齿齿轮3. 齿轮传动4. 连接2个长
6、销连接器5. 连接弯梁6. 最终完成的夹子涡轮夹子搭建图1. 连接轴和轴连接器2. 连接2个直角红梁3. 连接蓝色长销4. 两侧连接2个3孔圆梁5. 连接轴、轴套和轴连接器6. 连接红色直角梁7. 两侧连接2个黑色圆销8. 将上，下两部分进行连接并插入圆销9. 两侧插入圆梁10. 搭建涡轮转动轴11. 将转动轴进行连接12. 加入24齿齿轮传动13. 齿轮背面14. 将夹子插到轴上15. 夹子合并16. 涡轮传动17. 夹子打开涡轮箱栏杆器搭建图1. 涡轮箱2. 涡轮套装所需要零件3. 将积木放入到涡轮箱中4. 加入手柄5. 加入栏杆6. 插入黑色圆销7. 插入2孔连接件8. 栏杆器抬起9. 绿色积木板用作底板10. 将涡轮套装与绿色积木板连接11. 完成后的栏杆器
