1、第3課 齒輪傳動風(fēng)扇教學(xué)案一、提出問題 當(dāng)夏天到來時，天氣很熱，我們經(jīng)常會打開電風(fēng)扇來解熱，電風(fēng)扇可 以說是我們在夏天里的 “小伙伴”，現(xiàn)在就讓我們動手來制作一個風(fēng)扇吧！二、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 有什么特點呢圖3-1風(fēng)扇1圖3-2風(fēng)扇2三、要求：風(fēng)扇制作1.風(fēng)扇有扇葉并且可以轉(zhuǎn)動2.利用齒輪傳動加快扇葉轉(zhuǎn)動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力的零件， 通過齒輪的傳動還可以改 變輸出的扭矩和角速度，或者是改變運動的方向。扭矩：扭矩是齒輪轉(zhuǎn)動時切向的力， 我們可以理解為齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動的力。 例如，當(dāng)我們喝飲

2、料時，我們要使用一定的力去把瓶蓋擰開。角速度： 是物體轉(zhuǎn)動的速度。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)動的角速度就非?？?。齒輪的傳動：樂高機器人套裝中提供了很多種齒輪， 這節(jié)課我們先來認(rèn)識一下直 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樂高直齒輪機器人可以通過這些齒輪的傳動來改變扭矩， 改變角速度或改變方 向。一般來說，樂高的齒輪在搭建的時候通常要與梁來進行配合，將齒 輪用軸與梁進行連接， 你可能會有這樣的擔(dān)心， 齒輪會不會與梁有接觸 而產(chǎn)生摩擦呢不過， 當(dāng)你使用的時候， 你會發(fā)現(xiàn)樂高的齒輪能夠與梁配 合的非常好， 完全不用擔(dān)

3、心會產(chǎn)生摩擦或阻力的問題。 下面我們來看幾 組齒輪傳動的例子。例18齒齒輪傳動40齒齒輪，如圖3-4所示。圖3-4 8齒傳動40齒例240齒齒輪傳圖3-5 40齒傳動8齒動8齒齒輪，如圖3-5所示。例340齒齒輪傳動24齒齒輪傳動8齒齒輪，如圖3-6所示圖3-6 3個齒輪傳動例424齒齒輪傳動8齒齒輪傳動24齒齒輪，如圖3-7所示圖3-7 3個齒輪傳動齒數(shù)，扭矩和角速度的關(guān)系齒數(shù)（n）與扭矩（T）成正比T1xn2=T2Xn1齒數(shù)（n）與角速度（T）成反比n1xw仁n2X w2我們以例1的8齒傳動40齒為例， 由于齒數(shù)與扭矩成正比關(guān)系， 因 此傳動后40齒這根軸輸出的扭矩是8齒的5倍；由于齒數(shù)與

4、角速度成反比，因此傳動后40齒這根軸輸出的角速度是8齒的1/5請你寫出例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， 齒輪的傳動可以改變物體運動的速度， 下面我們來 制作一個風(fēng)扇，在風(fēng)扇的制作中就會應(yīng)用到齒輪傳動的技術(shù)。1.制作扇葉制作一個有3個扇葉的風(fēng)扇，如圖3-8所示。圖3-8扇葉2.齒輪轉(zhuǎn)動 為了加快扇葉的轉(zhuǎn)速，我們應(yīng)當(dāng)用大齒輪帶動小齒輪，使角速 度加快。在圖3-9中，我們利用手柄帶動40齒大齒輪轉(zhuǎn)動， 然后，40齒齒輪再傳動8

5、齒齒輪，使其的轉(zhuǎn)速增加5倍。風(fēng)扇的齒輪傳動 如圖3-10所示。圖3-9大齒輪圖3-10齒輪傳動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，讓我們搖動手柄，看一看風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動效果吧！五、優(yōu)化與改進同學(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8齒齒輪，轉(zhuǎn)速增加了5倍，但是還能不能更快呢請你利用齒輪的傳動， 讓風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的速度更快一些。齒輪傳動的改進，如圖3-13所示。圖3-1

6、3多齒輪傳動我們可以看到方梁的兩面都有齒輪，傳動從40齒大齒輪依次傳動給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 傳動的速度會更快。改進后的風(fēng)扇效果圖：如圖3-14和圖3-15所示，這是最終改進后的風(fēng)扇， 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速很快， 但是它的扭矩卻很小。圖3-14改進后的 圖3-15改進后風(fēng)扇側(cè)面 的風(fēng)扇背面六、實踐與討論改進后的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加了多少倍 _改進后的風(fēng)扇扭矩減小了多少倍 _減速電機為什么會減速呢 _七、拓展剛才我們利用齒輪傳動， 提高轉(zhuǎn)速制作了風(fēng)扇， 那么齒輪傳動也可 以起到減速的作用，下面我們就來制作一個停車場欄桿器，如圖3-16所示。要求：1、欄桿器固定在桌面

7、上2、欄桿緩慢升起和落下圖3-16生活中的欄桿器(1)底座的制作：如圖3-17所示。圖3-17底座用4根梁和3個雙銷連接件完成的底座(2)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)點的連接。 為了方便軸連接到這個結(jié)點，特意使用了一個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)點中，從而能夠帶動整根梁的開啟和關(guān)閉。(3)齒輪的傳動：如圖3-19所示圖3-19齒輪傳動齒輪的傳動利用8齒帶動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，防止齒輪在傳動的時候脫齒。將欄桿安裝到底盤上，我們來看一下安裝完成后的效果，如圖3-20所 示。圖3-

8、20完成的欄桿器制作完成后， 當(dāng)我們調(diào)試的時候會發(fā)現(xiàn)欄桿在下降的時候會碰觸到地面， 當(dāng) 上升時候會向后倒過去， 這與我們在停車場見到的欄桿不一樣， 我們還需要再改 進一下。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 圖3-22加入長側(cè)面圖 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，為什么風(fēng)扇搭建圖1.風(fēng)扇轉(zhuǎn)動軸零件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.手柄與梁連接圖3-23欄桿器抬起圖3-24欄桿器落下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，加快風(fēng)扇轉(zhuǎn)動15.另一側(cè)連接手柄16.齒輪傳動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1.制作欄桿所需要