案例二:划船机器人

案例简介

设计一款划船机器人，了解蜗轮蜗杆的特性及搭建方式。

教学准备

名称	图示
哪吒Pro运动套装

教学目标

了解涡轮蜗杆的特性。 培养动手能力和解决问题的能力。 激发对工程和机器人技术的兴趣。

课程引入

欢迎小朋友们加入我们的STEAM奇妙旅程！今天，我们将一起探索如何制作一个无需编程的划船机器人，这个项目的核心在于利用蜗轮蜗杆结构的巧妙应用。在这个项目中，我们将学习到基本的机械设计原理，了解如何通过简单的机械传动来控制机器人的运动。不需要复杂的编程知识，只需动手组装和调整，你就能创造出一个划船机器人。让我们一起开启这段激动人心的STEAM学习之旅，激发你的创造力和解决问题的能力！

学习探究

蜗轮蜗杆的特点是什么？ 蜗轮蜗杆结构的效率如何？

搭建步骤

案例演示

按下哪吒Pro上面的按键即可让划船机器人向前划动。

总结分享

扩展知识

蜗轮蜗杆的工作原理

蜗轮蜗杆的工作原理涉及到两个主要部件：蜗杆和蜗轮。以下是它们如何相互作用以及实现运动转换的详细解释：

蜗杆（Screw）：

蜗杆是一个具有螺旋形状的杆，其表面有连续的螺纹，类似于螺丝钉。 蜗杆的螺纹可以是单头（一个螺旋）或多头（多个螺旋）。 蜗轮（Worm Gear）：

蜗轮是一个齿轮，其齿形与蜗杆的螺纹相匹配，通常具有较多的齿以增加接触面积和提高传动效率。 蜗轮的齿通常设计成与蜗杆的螺旋线相切，以确保平稳的啮合。 啮合过程：

当蜗杆旋转时，其螺纹推动蜗轮的齿，使蜗轮绕其轴线旋转。 由于蜗轮的齿与蜗杆的螺纹精确啮合，蜗杆的旋转运动被转换为蜗轮的旋转运动。 运动转换：

蜗轮蜗杆机构可以将蜗杆的旋转运动转换为蜗轮的旋转运动。 这种转换通常伴随着速度的降低和扭矩的增加，这是因为蜗轮的齿数多于蜗杆的头数，从而实现了减速和增矩。 自锁特性：

蜗轮蜗杆机构的一个显著特性是自锁，即在没有外部动力的情况下，蜗轮不能反向驱动蜗杆。 这种特性是由于蜗杆和蜗轮之间的摩擦力和齿形设计，使得蜗轮可以被蜗杆锁定在位。 效率和应用：

蜗轮蜗杆机构的效率受到多种因素的影响，包括齿形的精确度、材料的选择和润滑条件。 由于其自锁特性和能够提供高扭矩，蜗轮蜗杆机构常用于需要精确控制和大减速比的应用，如升降机、输送系统和机器人关节。