起重机–乐高工程

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EV3起重机示例

在这一系列挑战中,学生将设计和制造机动起重机,该起重机使用滑轮和细绳来提升和降低重物。 他们可以将齿轮合并到设计中,以提供足够的扭矩来提起较重的物体。

学习目标

学完本课后,学生应该能够:

  • 演示如何使用滑轮
  • 识别皮带轮系统的零件:轴/轴,皮带轮,细绳/皮带
  • 了解简单的机器利用机械优势来倍增力
  • 预测使用滑轮的设计的提升成功
  • 举例说明日常生活中使用的滑轮

所需材料

  • 乐高教育Mindstorms EV3套件
  • 便士
  • 细绳
  • 可选:两个额外的触摸传感器

老师笔记

  • 当做这样的项目时,重要的是要更加注重设计过程而不是最终结果。 如果您从一开始就抱有期望,您的学生将更有可能尝试并取得成功。 我创建了一系列小型建筑和编程挑战,而不是一个大型项目,因此您和您的学生可以看到增长并庆祝这些里程碑。
  • 有很多机会可以一路跳入支持课程以加深了解,例如:
    • 有关传感器的更多信息,请参阅:EV3传感器
    • 有关齿轮的更多信息,请参见:

词汇

  • 起重机:起重机是一种机器,通常配备了起重绳,钢丝绳或链条以及滑轮,可用于提升和降低物料并水平移动它们。
  • 滑轮:带有凹槽轮辋的轮子,钢丝绳绕着滑轮穿过。 它的作用是改变施加到绳索上的力的方向,主要用于(通常是结合使用)增加沉重的重量。
  • 齿轮:一组齿轮中的一个,它们一起工作以改变驱动机构(例如车辆的发动机或自行车的曲柄)的速度与从动部件(轮子)的速度之间的关系。
  • 扭矩:倾向于引起旋转的扭曲力。
  • 传感器:一种检测或测量物理属性并记录,指示或以其他方式对其做出响应的设备。

挑战1:设计起重机(上下)

设计与建造:起重机,将使用电动机,滑轮和细绳提升和降低物体。

注意:在制作原型时,学生可以使用EV3屏幕菜单中的“电机控制”功能来测试设计。

程序:编写一个简单的程序,该程序可以升高和降低起重机的弦柱。

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简单的提升/降低示例

挑战2:举起沉重的物体

设计与建造:提高起重机使用齿轮吊起重物的能力。 建立一个便士的容器,并将其附加到您的绳子上。

(或)修改设计以将其重量的一倍半提升到四英寸的高度。

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一分钱

要计算齿轮比:

  1. 计算主动齿轮(驾驶员)上的齿数
  2. 计算从动齿轮上的齿数
  3. 传动比可以写为分数(例如,驱动器/驱动器= 24/8 = 3/1)或比率(例如,驱动器:驱动器= 3:1)
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计算传动比

挑战3:添加左右移动

设计与建造:使用另一个电机在设计中增加左右旋转角度。

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一种可能的方法
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简单的举升,旋转和降低示例

程序:编写一个程序,使起重机可以升降/向左/向右旋转。

挑战4:使用传感器创建控制器

设计与建造:添加传感器以控制机器人的功能-尝试触摸,陀螺仪,光/彩色或超声波。

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示例四按钮控制器

程序:编写一个使用传感器控制起重机功能的程序。

(注意:单击任何屏幕截图可放大图像。)

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两点触摸传感器示例
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四点触摸传感器示例
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颜色传感器示例
以下两个选项卡更改了下面的内容。
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