本帖最后由 阿海 于 2024-11-29 00:42 编辑
对于许多新手老师，觉得齿轮传动这部分很难讲清楚，除了加速减速，好像也就没什么可讲了，而实际搭建时又会遇到非常复杂的传动结构，不知道咋给学生解释，所以今天来梳理一下关于<齿轮传动>知识点的讲解。如果有更好的讲法，欢迎讨论交流。
想要理解齿轮传动，就要明白为什么它会存在。一句话概括：齿轮传动是为了力的传递。
我个人习惯，在第一次讲到齿轮的时候，让学生自己用两个齿轮做实验，转动其中一个齿轮，观察另外一个齿轮的状态，然后详细描述它的转动方向、转动速度。然后让另一个同学去感受从动轮的转动（要注意安全）。
因为力的概念很抽象，学生看板书根本理解不了，与其费劲巴拉讲半小时，还不如直接让学生自己体会。然后重点来了：必须要马上引导学生总结规律！！比如相邻的齿轮转动方向怎样？ 小齿轮带动大齿轮，速度怎样变化？等等，这部分一定要花时间不断重复提问，一节课之内就能记得十分牢固。
📌规律总结： 1、相邻齿轮啮合，转动方向相反。 2、齿数相同齿轮，转动速度相同。 3、小齿轮带动大齿轮，减速，增加扭矩（省力）。 4、大齿轮带动小齿轮，加速，减小扭矩（费力）。
到这里很多老师就以为大功告成了，大错特错！关于齿轮的知识才刚刚开始。
讲完齿轮传动的规律，还要引导学生思考一个问题：之前的实验是在平面内进行的，那如果不在同一平面呢？例如：地面和墙面各有一个装置需要传动，那要把齿轮悬架在空中吗？
由此引申出了关于“平面传动”和“垂直传动”的知识。在垂直方向上，传动的速度规律仍然适用，但对齿轮形状有了要求：例如 冠状齿轮 单面斜齿 双面斜齿。通过第二次实验，让学生了解更加丰富的齿轮类型，将思维方式从二维平面引导向三维空间，这一步对于学生来说，至关重要。
完成了这一步，就可以稍微讲点更抽象的知识了，那就是“传动比”。
这里需要根据学生的年级和接受程度，选择是否讲解了，因为涉及到倍数、乘除法等概念，建议给三年级以上的学生去讲。否则听的云里雾里，只留下一个模糊的概念，对学习会起到反作用。
还是和前面一样的方法，先做实验。可以用到乐高小指针或者曲柄，用8齿和40齿啮合，让学生自己转动齿轮。通过反复尝试就会发现，8齿所在的轴转动5圈，40齿所在轴才会转动1圈。也就是同样的动力，在小齿轮上输出5次，才能在大齿轮得到1次的效果（只从转动圈数上看），从而计算出传动比是5：1。
刚才的传动比是通过观察得到的，那么在齿数不是整数倍的时候，又该怎么办呢？
就会有细心的同学发现，5：1是五倍的关系，而8和40刚好也是五倍，也就是说：传动比与互相啮合的齿轮齿数有关。具体是怎样计算的，让同学们自己总结规律，并且计算8带24齿、24带40齿的传动比。
答案分别是3：1和5：3。
经过以上学习，关于齿轮传动的基础知识就讲的差不多了。但在课堂上，能够延伸的内容还有很多，例如齿轮传动的变种——蜗轮蜗杆传动、齿轮齿条传动。
这两种传动方式在搭建中也很常见，它们和齿轮传动的区别是什么？又有哪些相似点？
齿轮传动为什么能够实现省力、费力？它和杠杆原理有什么联系？
齿轮传动和其它传动方式（链传动、皮带传动）相比，有哪些优势和劣势？它更适合用在哪些场景？
齿轮的多级加速和减速系统怎样设计，又该如何计算传动比？
……等等。
这篇文章就先写到这，关于以上的这些问题，有机会再探讨我的讲解思路。
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