樂高第3課齒輪傳動(dòng)——風(fēng)扇教學(xué)案

1、圖3-1風(fēng)扇1、要求：第3課齒輪傳動(dòng)一一風(fēng)扇教學(xué)案、提出問題當(dāng)夏天到來時(shí)，天氣很熱，我們經(jīng)常會(huì)打開電風(fēng)扇來解熱，電風(fēng)扇可以說是我們?cè)谙奶炖锏摹靶』锇椤?，現(xiàn)在就讓我們動(dòng)手來制作一個(gè)風(fēng)扇吧!、聯(lián)想如圖3-1和圖3-2所示，想一想生活中的風(fēng)扇是什么樣子的？風(fēng)扇都有什么特點(diǎn)呢？圖3-2 風(fēng)扇2風(fēng)扇制作1. 風(fēng)扇有扇葉并且可以轉(zhuǎn)動(dòng)2. 利用齒輪傳動(dòng)加快扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)3. 穩(wěn)定的放在桌面上四、構(gòu)建技能牌：齒輪齒輪的作用：齒輪是依靠齒的嚙合來傳遞動(dòng)力的零件， 通過齒輪的傳動(dòng)還可以改變輸出的扭矩和角速度，或者是改變運(yùn)動(dòng)的方向扭矩：扭矩是齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切向的力，我們可以理解為齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力例如，當(dāng)我們喝飲料時(shí)，我們要使

2、用一定的力去把瓶蓋擰開角速度：是物體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。單位是弧度每秒。例如，這節(jié)課我們將制 作的風(fēng)扇，它轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就非常快。齒輪的傳動(dòng):樂高機(jī)器人套裝中提供了很多種齒輪，這節(jié)課我們先來認(rèn)識(shí)一下直 齒輪。如圖3-3所示,樂高直齒輪從左到右分別為40齒，24齒，16齒和 8齒共4種類型。圖3-3樂咼直齒輪機(jī)器人可以通過這些齒輪的傳動(dòng)來改變扭矩，改變角速度或改變方 向。一般來說，樂高的齒輪在搭建的時(shí)候通常要與梁來進(jìn)行配合，將齒 輪用軸與梁進(jìn)行連接，你可能會(huì)有這樣的擔(dān)心，齒輪會(huì)不會(huì)與梁有接觸 而產(chǎn)生摩擦呢？不過，當(dāng)你使用的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)樂高的齒輪能夠與梁 配合的非常好，完全不用擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生摩擦或阻力的問題。

3、 下面我們來看 幾組齒輪傳動(dòng)的例子。例18齒齒輪傳動(dòng)40齒齒輪，如圖3-4所示。圖3-4 8齒傳動(dòng)40齒40齒齒輪傳動(dòng)8齒齒輪，如圖3-5所示圖3-5 40齒傳動(dòng)8齒圖3-6 3個(gè)齒輪傳動(dòng)例340齒齒輪傳動(dòng)24齒齒輪傳動(dòng)8齒齒輪，如圖3-6所示例424齒齒輪傳動(dòng)8齒齒輪傳動(dòng)24齒齒輪，如圖3-7所示圖3-7 3個(gè)齒輪傳動(dòng)齒數(shù)，扭矩和角速度的關(guān)系齒數(shù)（n）與扭矩（T）成正比T1 x n2=T2X n1齒數(shù)（n）與角速度（T）成反比n1 x w仁n2X w2我們以例1的8齒傳動(dòng)40齒為例，由于齒數(shù)與扭矩成正比關(guān)系，因 此傳動(dòng)后40齒這根軸輸出的扭矩是8齒的5倍；由于齒數(shù)與角速度成反 比，因此傳動(dòng)后

4、40齒這根軸輸出的角速度是8齒的1/5。請(qǐng)你寫出例2,例3,例4中扭矩和角速度的變化。例2中輸出扭矩的變化輸出角速度的變化。例3中輸出扭矩的變化輸出角速度的變化。例4中輸出扭矩的變化輸出角速度的變化。大家可以看到，齒輪的傳動(dòng)可以改變物體運(yùn)動(dòng)的速度， 下面我們來 制作一個(gè)風(fēng)扇，在風(fēng)扇的制作中就會(huì)應(yīng)用到齒輪傳動(dòng)的技術(shù)。1. 制作扇葉制作一個(gè)有3個(gè)扇葉的風(fēng)扇，如圖3-8所示圖3-8扇葉2. 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)為了加快扇葉的轉(zhuǎn)速，我們應(yīng)當(dāng)用大齒輪帶動(dòng)小齒輪，使角速 度加快。在圖3-9中，我們利用手柄帶動(dòng)40齒大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后, 40齒齒輪再傳動(dòng)8齒齒輪，使其的轉(zhuǎn)速增加5倍。風(fēng)扇的齒輪傳動(dòng) 如圖3-10所示。圖3

5、-9 大齒輪圖3-10齒輪傳動(dòng)3. 底盤制作如圖3-11所示，底盤的制作利用兩根方梁和兩根彎梁來完成, 中間留出的位置是要固定風(fēng)扇的那根梁，這樣利用幾根梁就可以完 成底盤與風(fēng)扇的固定，既簡單，又堅(jiān)固。圖3-11底盤風(fēng)扇制作完成效果圖，如圖3-12所示圖3-12手搖風(fēng)扇風(fēng)扇制作完成了，讓我們搖動(dòng)手柄，看一看風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)效果吧！五、優(yōu)化與改進(jìn)同學(xué)們知道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是非?？斓?，上面制作的風(fēng)扇是用40齒齒輪傳 動(dòng)8齒齒輪，轉(zhuǎn)速增加了 5倍，但是還能不能更快呢？請(qǐng)你利用齒輪的傳動(dòng)， 讓風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的速度更快一些。齒輪傳動(dòng)的改進(jìn)，如圖3-13所示。圖3-13多齒輪傳動(dòng)我們可以看到方梁的兩面都有齒輪，傳動(dòng)從40齒大

6、齒輪依次傳動(dòng)給8齒齒輪，然后同軸的另一側(cè)40齒齒輪，又傳遞給8齒齒輪，可以看到最終 傳動(dòng)的速度會(huì)更快。改進(jìn)后的風(fēng)扇效果圖：如圖3-14和圖3-15所示，這是最終改進(jìn)后的風(fēng)扇，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速很快, 但是它的扭矩卻很小。圖3-14改進(jìn)后的風(fēng)扇側(cè)面圖3-15 改進(jìn)后的風(fēng)扇背面六、實(shí)踐與討論改進(jìn)后的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加了多少倍？ 改進(jìn)后的風(fēng)扇扭矩減小了多少倍？ 減速電機(jī)為什么會(huì)減速呢？ 七、拓展剛才我們利用齒輪傳動(dòng)，提高轉(zhuǎn)速制作了風(fēng)扇，那么齒輪傳動(dòng)也可 以起到減速的作用，下面我們就來制作一個(gè)停車場欄桿器，如圖 3-16 所示。要求：1、欄桿器固定在桌面上2、欄桿緩慢升起和落下圖3-16生活中的欄桿器(1)底座的制

7、作：如圖3-17所示T. T T. 一. t . TLJW1 W .YSKMMtel II I Itv ii i，訂圖3-17底座用4根梁和3個(gè)雙銷連接件完成的底座。欄桿的制作：如圖3-18所示。圖3-18欄桿在欄桿器的制作中，注意結(jié)點(diǎn)的連接。為了方便軸連接到這個(gè)結(jié) 點(diǎn)，特意使用了一個(gè)中心帶軸連接的綠色塊與梁拼接到一起。這樣就 可以使用軸直接插入到結(jié)點(diǎn)中，從而能夠帶動(dòng)整根梁的開啟和關(guān)閉。 齒輪的傳動(dòng)：如圖3-19所示。圖3-19齒輪傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)利用8齒帶動(dòng)40齒。這里的技巧是齒輪要貼緊圓梁，軸 的兩端要用軸套固定，防止齒輪在傳動(dòng)的時(shí)候脫齒。將欄桿安裝到底盤上，我們來看一下安裝完成后的效果，如

8、圖3-20所示。圖3-20完成的欄桿器制作完成后，當(dāng)我們調(diào)試的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)欄桿在下降的時(shí)候會(huì)碰觸到地面，當(dāng)上升時(shí)候會(huì)向后倒過去，這與我們?cè)谕＼噲?見到的欄桿不一樣，我們還需要再改進(jìn)一下。加入長銷來限制欄桿的抬起和落下，如圖3-21和圖3-22所示圖3-21加入長銷側(cè)面圖圖3-22加入長銷底面圖看一下我們最后制作完成后的效果，如圖3-23和圖3-24所示圖3-23欄桿器抬起圖3-24欄桿器落下八、作業(yè)：想一想，制作完成后的停車場欄桿器，它的扭矩的變化是什么 ？看一看，欄桿升降的速度是加快了還是減慢了，為什么 ？2.軸與齒輪連接3.與軸連接器連接4.扇葉制作所需樂高零件5.扇葉制作6.扇葉與軸連接器相連7.扇葉側(cè)面8.手柄搭建所需樂咼零件9.手柄與梁連接10.將扇葉與紅色方梁連接11.底座的制作12.底座與扇葉連接13.風(fēng)扇背面14.加入齒輪傳動(dòng)，加快風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)15.另一側(cè)連接手柄16.齒輪傳動(dòng)17.轉(zhuǎn)速更快的風(fēng)扇18.風(fēng)扇背面19.風(fēng)扇側(cè)面欄桿器搭建圖2.欄桿器T T T T T r 1 r T T T T3.每兩根圓梁通過雙銷連接.t t t yCl X II I(