Budování mechanické výhody s ozubenými koly
Různé velikosti a typy ozubených kol
Obvod ozubeného kola má přímý vliv na to, jak ozubené kolo přenáší točivý moment a rychlost. Když jsou dva ozubená kola v záběru, vzniká mechanická výhoda, pokud se obvod ozubených kol liší. To má za následek změnu rychlosti a točivého momentu náprav připojených k ozubeným kolům. Tato změna je úměrná počtu zubů v ozubeném kole. Animace nahoře ukazuje jedno velké ozubené kolo dole a menší ozubené kolo zapojené do záběru nahoře. Jakmile se větší ozubené kolo otočí jednou, menší ozubené kolo se otočí celkem sedmkrát.
Ozubená kola VEX mají zuby stejné velikosti a rozteče. To pomáhá zabránit prokluzování mezi převodovými stupni a zajišťuje, že připojené nápravy jsou vždy vzájemně synchronizované. Podobně velké a rozmístěné zuby také umožňují uživateli určit převodový poměr.
Tipy pro učitele
Pomozte studentům pochopit, že pro jednu otáčku velkého ozubeného kola se musí malé ozubené kolo otočit sedmkrát, a tím se otáčí sedmkrát rychleji.
Motivovat diskusi
Ozubená kola se běžně používají k získání mechanické výhody a pro mechanický převod. Níže uvádíme několik otázek, které by měly podpořit diskusi o tom, jak lze ozubená kola využít k získání mechanické výhody.
Otázka:Kde jste se setkali s použitím ozubených kol ve svém každodenním životě?
Odpověď:Auta, traktory, hodinky, roboti, převodovky a/nebo vlaky
Otázka:Jak mohou být převody důležitým aspektem konstrukce robota?
Odpověď:Převodové poměry lze použít ke zvýšení rychlosti nebo točivého momentu na kole pro větší mobilitu nebo výkon. Ozubená kola lze také použít ke změně směru pohybu. Převodové poměry lze dále použít se zdvihacími a uchopovacími mechanismy.
Otázka:Jakým způsobem poskytují ozubená kola výhodu v mechanickém zařízení, které jste postavili?
Odpověď:Pokud jsou studenti obeznámeni s terminologií použitou v této lekci, mohou zmínit zvýšení rychlosti nebo točivého momentu. Pokud ne, je to dobrá příležitost k posílení používání těchto termínů.
Rozšiřte si své znalosti
Pro rozšíření této aktivity požádejte své studenty, aby prozkoumali různé typy vybavení, které jsou součástí sady V5 Classroom Super Kit. Studenti si pak mohou do svých technických sešitů načrtnout různé typy ozubených kol a vysvětlit výhody každého typu.
Pro další rozšíření této aktivity požádejte studenty, aby prozkoumali, jak se k získání mechanické výhody používají další pohybové komponenty v jejich sadě V5 Classroom Super Kit, jako je řetěz a ozubené kolo nebo řemen a kladka.