第5課齒輪傳動(dòng)-機(jī)械夾子教學(xué)案

第5課齒輪傳動(dòng)——機(jī)械夾子教學(xué)案一、提出問題當(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抓取呢?這節(jié)課我們就來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)械夾子可以打開和閉合2.用齒輪帶動(dòng)夾子進(jìn)行傳動(dòng)四、構(gòu)建 夾子的制作夾子的制作利用兩根彎曲的圓梁，兩根圓梁一左一右組成夾子的左右兩片，如圖5-3所示。圖5-3彎梁齒輪的傳動(dòng)圖5-424齒齒輪齒輪利用兩個(gè)24齒的齒輪來完成，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，如圖5-5所示。圖5-5齒輪傳動(dòng)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，在閉合和開啟的時(shí)候速度太快，而且當(dāng)關(guān)閉夾子時(shí)，夾子很容易自動(dòng)松開。第一個(gè)問題可以通過改變齒輪的傳動(dòng)比來解決，第二個(gè)問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)問題，我們要利用樂高的一個(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，也就是說通過渦輪的傳動(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)問題，可以實(shí)現(xiàn)減慢速度和自鎖的功能。下面，我們就利用渦輪來進(jìn)行機(jī)械夾的改進(jìn)?？蚣艿拇罱蚣艿拇罱ㄈ坷脠A梁來完成，結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，堅(jiān)固，如圖5-8所示。圖5-8框架

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課中的停車場欄桿器，欄桿在上升和下降的過程中，應(yīng)該是鎖定的狀態(tài)，為了使通過的車輛更加安全，這是非常重要的。樂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，這樣在車輛通過時(shí)就會(huì)更加的安全。八、作業(yè)：說一說渦輪有什么特點(diǎn)?試一試渦輪還可以與其他的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)嗎?

第5課齒輪夾子搭建圖彎梁當(dāng)作夾子24齒齒輪齒輪傳動(dòng)連接2個(gè)長銷連接器連接彎梁最終完成的夾子渦輪夾子搭建圖連接軸和軸連接器連接2個(gè)直角紅梁連接藍(lán)色長銷兩側(cè)連接2個(gè)3孔圓梁連接軸、軸套和軸連接器連接紅色直角梁兩側(cè)連接2個(gè)黑色圓銷將上，下兩部分進(jìn)行連接并插入圓銷兩側(cè)插入圓梁搭建渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸將轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行連接加入24齒齒輪傳動(dòng)齒輪背面將夾子插到軸上夾子合