इस बिल्ड में गियर लगाना
चरण 1: V5 गियर बॉक्स निर्माण की एकल परत में गियर
V5 गियर बॉक्स निर्माण चरण गियरबॉक्स की प्रत्येक परत में, आपने 12 दांतों वाले गियर को 60 दांतों वाले गियर के साथ जोड़ा। ध्यान दें कि 60 दांतों वाला गियर उस शाफ्ट पर लगा होता है जो शाफ्ट लॉक प्लेट को घुमाने पर घूमता है। जब 60 दांतों वाला गियर घूमता है, तो वह 12 दांतों वाले गियर को घुमाता है। इसका मतलब यह है कि गियरबॉक्स के इस तरफ, 60 दांतों वाला गियर ड्राइविंग गियर है और 12 दांतों वाला गियर ड्रिवन गियर है। संरचना में उन तीन स्थानों का पता लगाएँ जहाँ 60 दाँतों वाला गियर 12 दाँतों वाले गियर को चलाता है। संकेत: यह मायने रखता है कि आप किस शाफ्ट को घुमा रहे हैं। आप शाफ्ट कॉलर को पहिये या किसी अन्य शाफ्ट-लॉक किए गए हिस्से तक बढ़ाकर इसे आसान बना सकते हैं।
चूंकि बड़े गियर में दांतों की संख्या छोटे गियर की तुलना में 5 गुना अधिक है, इसलिए हमारा गियर अनुपात 5:1 है, जिसका अर्थ है कि छोटे गियर के प्रत्येक 5 चक्कर के लिए, बड़ा गियर 1 बार घूमेगा।
शिक्षक टूलबॉक्स
छात्रों से उन तीन स्थानों का पता लगाने के लिए कहा जाता है जहां 60 दांतों वाला गियर 12 दांतों वाले गियर को चलाता है। इस उपकरण की बनावट में 60 दांतों वाले गियर को आसानी से पहचाना जा सकता है। इस संरचना में लगा प्रत्येक 60-दांतों वाला गियर एक 12-दांतों वाले गियर को चलाता है, लेकिन केवल तभी जब आप उस शाफ्ट को घुमा रहे हों जो 60-दांतों वाले गियर को घुमाता है। दूसरा शाफ्ट 12 दांतों वाले गियर को घुमाता है, जो बदले में 60 दांतों वाले गियर को चलाता है।
चरण 2: गति बढ़ाने के लिए बड़े गियर का उपयोग करना
60 दांत वाले गियर का उपयोग करके 12 दांत गियर को चलाना एक धुरी के चारों ओर 12-दांतों वाली गियर प्रणाली को चलाने के लिए 60-दांतों वाले गियर का उपयोग करना। ऊपर दिए गए उदाहरण में, हम बड़े गियर को घुमा रहे हैं या चला रहे हैं। बड़े, ड्राइविंग गियर के प्रत्येक 1 चक्कर के लिए, छोटे गियर को पूरे 5 चक्कर लगाने पड़ते हैं। इसका मतलब यह है कि 5:1 के गियर अनुपात के कारण छोटा गियर बड़े गियर की तुलना में 5 गुना अधिक तेजी से घूमेगा। इसे हाई गियर रेशियो कहा जाता है; यह रेशियो 1:1 से अधिक होता है।
चरण 3: अधिक टॉर्क के लिए इनपुट के रूप में छोटे गियर का उपयोग करना
12 दांत वाले गियर उपयोग करके 60 दांत वाले गियर को चलाना टॉर्क किसी वस्तु को उसके केंद्र बिंदु के चारों ओर घुमाने की शक्ति का माप है। आप इसे धक्का देने की शक्ति को केंद्र बिंदु से धक्का लगने की दूरी से गुणा करके गणना कर सकते हैं। चूंकि छोटे, ड्राइविंग गियर के दांत केंद्र के करीब होते हैं, इसलिए वे समान मात्रा में टॉर्क के लिए अधिक बल से धक्का देते हैं। साथ ही, संचालित गियर के दांत केंद्र बिंदु से काफी दूर होते हैं, इसलिए समान मात्रा में बल अधिक टॉर्क उत्पन्न करता है
यदि आपके पास एक बड़ा ड्राइविंग गियर है,
शाफ्ट पर लगाया जाने वाला टॉर्क छोटे गियर को चलाने की तुलना में बहुत अधिक होता है। चूंकि हम एक ही शाफ्ट से कई गियर जोड़ सकते हैं, इसलिए हम समान टॉर्क से उत्पन्न बल की मात्रा को समायोजित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक लिंक के साथ उच्च टॉर्क प्राप्त होता है। हमारे V5 गियर बॉक्स के प्रत्येक चरण से प्राप्त परिणामी गियर अनुपात 1:5 है, जो एक निम्न गियर अनुपात है। ड्राइविंग गियर को ड्रिवन गियर को घुमाने के लिए और अधिक घूमना पड़ेगा, लेकिन इससे ड्रिवन गियर को और अधिक जोर लगाना पड़ेगा।
चर्चा को प्रेरित करें
पिछले दो चरणों में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान की गई। यह चर्चा उस जानकारी का एक सरलीकृत सारांश प्रस्तुत करती है।
प्रश्न जब ड्राइविंग गियर, ड्रिवन गियर से बड़ा होता है, तो क्या ड्रिवन गियर की गति अधिक होती है या टॉर्क अधिक होता है? क्यों?
A:संचालित गियर की गति अधिक होती है क्योंकि यह बड़े ड्राइविंग गियर के एक ही घूर्णन के दौरान कई बार घूमता है।
प्रश्न जब ड्राइविंग गियर, ड्रिवन गियर से छोटा होता है, तो क्या ड्रिवन गियर की गति अधिक होती है या टॉर्क अधिक होता है? क्यों?
A:संचालित गियर में अधिक टॉर्क होता है क्योंकि संचालित गियर के दांत ड्राइविंग गियर के दांतों की तुलना में उसके केंद्र बिंदु से अधिक दूर होते हैं।
चरण 4: यांत्रिक लाभ को गुणा करना
गियरबॉक्स, प्रत्येक चरण में 5:1 का गियर अनुपात होता है, इसलिए हम उन्हें आपस में गुणा करके 5x5x5:1x1x1, या इनपुट और आउटपुट शाफ्ट के बीच 125:1 का अनुपात प्राप्त कर सकते हैं। इसका मतलब यह है कि यदि आप उच्च गियर वाले शाफ्ट को एक बार पूरी तरह से घुमाते हैं, तो आउटपुट शाफ्ट 125 बार घूमेगा! दूसरी ओर, यदि आप कम गियर वाले शाफ्ट पर कुछ टॉर्क लगाते हैं, तो आउटपुट शाफ्ट 125 गुना अधिक टॉर्क उत्पन्न करेगा, लेकिन यह बहुत धीमी गति से होगा।
उच्च गियर वाले शाफ्ट को बिना किसी प्रतिरोध के घुमाने का प्रयास करें। आउटपुट शाफ्ट कितनी तेज़ी से घूमता है?
आउटपुट शाफ्ट को पकड़े हुए कम गियर वाले शाफ्ट को घुमाने का प्रयास करें। क्या आप आउटपुट शाफ्ट को घूमने से रोक सकते हैं?
शिक्षक सुझाव
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छात्रों को निचले गियर शाफ्ट को घुमाने का निर्देश दें। कुछ छात्रों को इसे घुमाने में परेशानी हो सकती है क्योंकि मिश्रित गियर अनुपात द्वारा उत्पन्न टॉर्क की मात्रा बहुत अधिक होती है।
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छात्रों से हाई गियर शाफ्ट को घुमाने के लिए कहें। इसका परिणाम यह होगा कि कम गियर वाला शाफ्ट काफी तेज गति से घूमेगा।
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समझाएं कि इस मशीन का व्यवहार 125:1 के अत्यधिक मिश्रित गियर अनुपात के कारण है।
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इस बात पर जोर दें कि मिश्रित गियर अनुपात का उपयोग आमतौर पर तब किया जाता है जब आवश्यक यांत्रिक लाभ एकल गियर अनुपात से प्राप्त होने वाले लाभ से अधिक होता है।
अपने ज्ञान का विस्तार करें
इस गतिविधि को आगे बढ़ाने के लिए, इस लैब में दी गई जानकारी और नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग करके किसी दिए गए गियर अनुपात की आउटपुट गति और आउटपुट टॉर्क की गणना करें।
सूत्र:
गियर रिडक्शन = ड्रिवन गियर के दांत / ड्राइविंग गियर के दांत
आउटपुट टॉर्क = इनपुट टॉर्क x गियर रिडक्शन
आउटपुट स्पीड = इनपुट स्पीड / गियर रिडक्शन
VEX V5 क्लासरूम सुपर किट के भीतर बनाए जा सकने वाले अनुपातों का उपयोग करें।
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गियर अनुपात = 60:12 या 5:1
गियर रिडक्शन = ड्रिवन गियर के दांत / ड्राइविंग गियर के दांत = 12 / 60 = 0.2
आउटपुट टॉर्क = इनपुट टॉर्क x गियर रिडक्शन = 1.5 एनएम x 0.2 = 0.3 एनएम
आउटपुट स्पीड = इनपुट स्पीड / गियर रिडक्शन = 100 आरपीएम / 0.2 = 500 आरपीएम