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，两根圆梁一左一右组成夹子的左右两片，如图5-3所示。
EV3电子教案入门篇
2. 齿轮的传动
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
图5-4 24齿齿轮
图5-5 齿轮传动
开，如图5-5所示。
图5-3弯梁
3. 完成后的效果，如图5-6所示。
图5-6 齿轮传动的夹子
EV3电子教案入门篇
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。
EV3电子教案入门篇
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。
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5-9涡轮的制作
EV3电子教案入门篇
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