主讲人：乔志军

一、器材

机械类教具，机器人教具

1、9686科学与技术套装

为学龄机械的基础套装，适用于机械类课程，并且可以搭配其他补充包，适用乐高课程，包含零件数量396个，使用年龄段6-8岁，学生通过模型来预测、观察、调整、记录各项指标，直接体验到力、能量、磁性等知识。

关键学习价值

力和运动，力，动能，动力和空气压力等等

测量，测量距离，齿轮比，校准等等

能量，能源再生，空气阻力，压力，势能等等

磁学，材质，磁铁，引力和斥力等等

2、9580 9585

9580为wedo课程核心套装，包含连接线一个，马达一个，运动传感器一个，以及153个乐高零件，

9585为9580配件库，

包含326个乐高零件，无电子设备，为课程搭建提供一定的延伸作用，已停产，可用5300wedo2.0替代。

3、9641气体动力机械结构组合

旨在与简易动力机器组合，包含用于四个真实气动模型的泵，管道，气缸，阀门，储气罐，压力计，此套组不能单独使用，配合9686适用于“气动力”课程，配合45544EV3机器人头脑风暴核心套装使用。

4、能源套装补充包

为再生能源补充包，需搭配9686使用，包含零件12个

5、机器人教具

45544（EV3）由541个积木组成，包含一个主控装置，两个大型电机，一个重型电机，两个触动传感器，一个颜色传感器，一个陀螺仪传感器，以及一个超声波传感器组成，45560为补充套装，包含853个乐高零件，适用于9-14岁乐高机器人课程

二、乐高机器人教具发展史

目前经历三次的升级演变，1996年推出第一代机器人RCX，2007年推出第二代机器人NXT，推出第三代机器人EV3

三、零件种类

设计制作机器人和盖房子相似，都需要用材料或零件支撑起它们的结构。盖房子需要用到钢筋、 石材、木材等材料，而搭建一个乐高作品则需要用到梁、轴、连接销等零件

1个乐高单位=8mm      L代表乐高单位

零件种类：机械梁（梁），机器人梁（圆梁），薄片，砖，轴，销，轴套，连接器，齿轮，滑轮和皮带

光滑梁

光滑梁多用于搭建机器人的主体结构

同时也是零件的测量工具：如测量轴的单位

以圆孔为基准计算乐高单位（单数：3、5、7、9、11、13、15为主）

3L光滑梁

5L光滑梁

7L光滑梁

11L光滑梁特殊光滑梁

T型梁

2*4L型梁

3*5L型梁

4*4单弯梁

4*6单弯梁

3*7单弯梁

双弯梁

凸点梁

以凸点为基准计算乐高单位（双数：2、4、6、8、10、12、14、16为主）

2L凸点梁

4L凸点梁

6L凸点梁

8L凸点梁

16L凸点梁

实心砖，主要通过零件的凸点来定义，常用于实体搭建，砖的有效高度为9.6mm，不包含凸点的高（1*1砖的长 宽 高=8mm*8mm*9.6mm）

砖

1*1单排砖

1*2单排砖

1*4单排砖

1*8单排砖

2*4双排砖

1*2斜面砖

2*2斜面砖

轴孔圆砖

轴

轴的两个重要作用，一是传动，二是加强结构，轴所插入的孔的形状的不同，决定了轴的可以在孔内转动，还是固定在其中。

灰轴

黑轴

3L灰轴

5L灰轴

7L灰轴

11L灰轴

4L黑轴

6L黑轴

8L黑轴

10L黑轴

特殊轴

2L轴

3L带末端轴

4L钉子轴

5.5L带末端的轴

销

销是空心的，在端部或中间开有弹性槽

可与梁、砖、板相结合，销上有销环，使它不能完全穿过孔

光滑销        摩擦销

光滑长销      摩擦长销

光滑轴销    摩擦轴销

特殊销

¾光滑销                  ½光滑销

带销孔长销

双倍销

双倍转向销

半轴套

1/2乐高单位的轴套 可以作为滑轮使用

轴套

主要是固定轴的作用，也可以保持两个和多个其他元件之间的距离

全轴套

1L  它的一端有四个缺口，可以固定在四个凸点中间，当作固定轴使用

轴套长销

3L，其中包括轴套和2L的摩擦销，适用于复杂的几个模块连接起来

板的有效厚度为1/3L，通过零件的凸点来定义，常见单列板和双列板

多列板可作为底板使用，分为带孔的和无孔的

板

1*2单排薄片

1*4单排薄片

2*4双排带孔薄片

4*4板

6*14板

2*6双排带孔薄片

2*8双排带孔薄片

2*2双排薄片

2*4双排薄片

2*8双排薄片

112.5度

联轴器

0度

180度

157.5度

135度

90度

常规联轴器

轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件

齿轮

8齿

常用于加速减速，缺点：不能承受较大的扭矩，齿轮传动时会有明显的齿缝

16齿

24齿

40齿

冠状齿轮

24齿齿轮，垂直传动

斜齿轮

12齿单面斜齿轮

12齿双面斜齿轮

20齿双面斜齿轮

20齿双面斜齿轮

20齿单面斜齿轮

特殊齿轮

齿条

4齿齿轮

齿条

蜗杆

差速器

由轮毂和轮胎组成，用于组件机器人的驱动部分

轮胎

乐高人仔

常用零件

双轴连接器

正交单排双孔单轴连接器

连销器

曲柄

万向节

凸轮

绕线器

三角薄连杆

常用零件

框架

H型框架

铅块

起件器

四、什么是机械

机械就是能帮助人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子，锤子，夹子以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械，复杂机械是由两种或者两种以上的简单机械构成，通常把比较复杂机械叫做机器

五、什么是杠杆

（一）定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。

（二） 杠杆五要素

支点：杠杆绕着转动的点，通常用字母O来表示。

动力：使杠杆转动的力，通常用F1来表示。

阻力：阻碍杠杆转动的力，通常用F2来表示。

动力臂：从支点到动力作用线的距离，通常用L1表示。

阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，通常用L2表示。

（3） 分类

等臂杠杆：支点在动力点和阻力点的中间。称为第一类杠杆。既可能省力的，也可能费力的，主要由支点的位置决定，或者说由臂的长度决定。动力臂与阻力臂长度一致，所以这类杠杆是等臂杠杆。例：跷跷板、天平等。

省力杠杆：阻力点在动力点和支点中间。称为第二类杠杆。由于动力臂总是大于阻力臂，所以它是省力杠杆。例：坚果夹子，门，钉书机，跳水板，扳手，开（啤酒）瓶器，（运水泥、砖的）手推车。

费力杠杆：动力点在支点和阻力点之间。称为第三类杠杆。特点是动力臂比阻力臂短，所以这类杠杆是费力杠杆，然而能够节省距离。例：镊子，手臂，鱼竿，皮划艇的桨，下颚，锹、扫帚、球棍，理发剪刀等以一手为支点，一手为动力的器械。

复式杠杆：是一组耦合在一起的杠杆，前一个杠杆的阻力会紧接地成为后一个杠杆的动力。

六、什么是齿轮

（一）定义：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件

（二）惰性齿轮：是两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮，同时跟这两个齿轮啮合，用来改变被动齿轮的转动方向，使之与主动齿轮相同。它的作用只是改变转向并不能改变传动比，称之为惰性齿轮。

（三）齿轮啮合：是指两机械零件间的一种传动关系。

（1） 齿轮传动的优缺点：

优点：传动功率和速度的适用范围广，具有恒定的传动比，传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。

缺点：制造和安装精度要求较高，价格昂贵，精度低时，振动和噪声较大，不宜用于轴间距离大的传动。

齿轮传动的性能要求：

（1）传递运动的准确性；

（2）传动的平稳性；

（3）载荷分布均匀性；

（4）侧隙。即齿轮带啮合时非工作齿面之间要有适当的间隙。

七、什么是皮带

（一）定义：是将原动机的电机或发动机旋转产生的动力，通过带轮由胶带传导到机械设备上，故又称之为动力带。

（二）皮带传动的优缺点：

优点:1,可用于两轴中心距离较大的传动;

2,带具有弹性,可缓和冲击和振动载荷,运转平稳,无噪声;

3,当过载时,带即在轮上打滑,可防止其他零件损坏;

4,结构简单,设备费低,维护方便。

缺点:1,传动的外廓尺寸较大;

2,由于带的弹性滑动,不能保证固定不变的传动比;

3,轴及轴承上受力较大;

4,效率较低

5,带的寿命较短,约为3000到5000h,

6,不宜用于易燃易爆的场合.

八、什么是滑轮

（一）定义：是可以绕着中心轴旋转的圆轮。在圆轮的圆周面具有凹槽，将绳索缠绕于凹槽，用力牵拉绳索两端的任一端，则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转。

（二）动滑轮

1、定义：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮

2、特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离。不能改变力的方向。随着物体的移动而移动。另外，在生活中不能忽略动滑轮本身的质量，所以在动滑轮上升的过程中做了额外功，降低机械效率。

（1）定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）

（2）实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

（3）特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

（4）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）

（三）定滑轮

1、 定义：使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮

2、 特点：

（1）定滑轮的中心轴是固定不动的

（2）定滑轮的动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径

（3）定滑轮既不省力也不费力，但可以改变作用力的方向

（四）滑轮组

1、定义：是由多个动滑轮、定滑轮组装而成的一种简单机械，既可以省力也可以改变用力方向

2：特点：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力地拉动物体。动滑轮不可以改变力的方向，但能省一半的力地拉动物体。滑轮组结合了定滑轮和动滑轮，这样既可以改变力的方向，又能很省力地拉动物体。若不计滑轮组使用中所做的额外功，动滑轮用的越多越省力。

九、 棘轮棘爪

（一）定义：由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构

（二）分类及其特点：

1、按结构形式

棘轮机构按结构形式分类可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。

齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速

摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。适用于低速轻载的场合。

2、按啮合方式

棘轮机构按啮合方式分类可分为外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构。

外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。

外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修方便，应用较广。内啮合棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。

3、按从动件运动形式

棘轮机构按从动件运动形式分类可分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构。

单动式棘轮机构当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。

双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。

双向式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合

八、机械传动

传动是机械中的重要组成部分，运动的机械都离不开传动，机械传动也是简易机器人中的一项重要技术

常见的传动方式

齿轮传动

滑轮传动

链条传动

齿条传动

九、学龄体验课

七周岁发展特点

1、秩序感较差，缺乏纪律意识

没有完全建立起良好的秩序感，也不懂何为纪律，更无法保持长时间的注意力集中（灌输好孩子意识，简明扼要地把好孩子应该做到的要求列出来，及时肯定孩子）

2、自我意识开始逐渐强烈

愿意自己独处，有自己的“小天地”，在此过程中愿意去发现，观察新鲜的事物，汲取一些印象与感觉，反复思量，以此构筑并强化着有关自我的意识

3、容易产生负面情绪，缺乏认同感

不但具有很多让他们担心，害怕的事情（生老病死等）还具有一种让他们觉得自己“我怎么这么倒霉”的事情，同时渴望“权威”人物比如老师，家长的赞许。

（积极关注孩子的心理变化，与孩子沟通，给予孩子自我表达和解释不满的机会，尊重他们并给予同情与认同）

4、沉静，爱思考

《动力机械1》课程包特点简介

主要讲解的是齿轮、滑轮、杠杆、轮轴四大知识点，通过专业的讲解和学生动手实际操作让学生可以更好的，更透彻的掌握此知识点，此课程包知识点专业性较强