इस बिल्ड पर गियर्स लागू करना
चरण 1: V5 गियर बॉक्स निर्माण की एकल परत में गियर
गियरबॉक्स की प्रत्येक परत में, आपने 12-दांत वाले गियर को 60-दांत वाले गियर के साथ जोड़ दिया। ध्यान दें कि 60-दांत वाला गियर शाफ्ट पर है जो तब घूमता है जब आप शाफ्ट लॉक प्लेट को घुमाते हैं। जब 60-दांत वाला गियर घूमता है, तो यह 12-दांत वाले गियर को भी घुमाता है। इसका मतलब यह है कि गियरबॉक्स के इस तरफ, 60-दांत वाला गियर ड्राइविंग गियर है और 12-दांत वाला गियर संचालित गियर है। निर्माण में उन तीन स्थानों का पता लगाएं जहां 60-दांत वाला गियर 12-दांत वाले गियर को चलाता है। संकेत: यह महत्वपूर्ण है कि आप कौन सा शाफ्ट घुमा रहे हैं। आप इसे आसान बनाने के लिए एक पहिये या अन्य शाफ्ट-लॉक भाग तक विस्तारित शाफ्ट कॉलर का उपयोग कर सकते हैं।
चूंकि बड़े गियर पर 5 गुना अधिक दांत होते हैं, इसलिए हमारा गियर अनुपात 5:1 है, जिसका अर्थ है कि छोटे गियर के प्रत्येक 5 मोड़ पर, बड़ा गियर 1 बार घूमेगा।
शिक्षक टूलबॉक्स
छात्रों से उन तीन स्थानों का पता लगाने को कहा गया जहां 60-दांत वाला गियर 12-दांत वाले गियर को चलाता है। 60-दांत वाले गियर को पहचानना आसान है। इस संरचना में प्रत्येक 60-दांत वाला गियर, 12-दांत वाले गियर को चलाता है, लेकिन ऐसा केवल तभी होता है जब आप उस शाफ्ट को घुमाते हैं जो 60-दांत वाले गियर को घुमाता है। दूसरा शाफ्ट 12-दांत वाले गियर को घुमाता है जो फिर 60-दांत वाले गियर को चलाता है।
चरण 2: गति बढ़ाने के लिए इनपुट के रूप में बड़े गियर का उपयोग करना
एक धुरी के चारों ओर 12-दांत गियरीय गति चलाने के लिए 60-दांत गियर का उपयोग करना। उपरोक्त 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 बार चक्कर लगाना पड़ता है। इसका मतलब यह है कि 5:1 गियर अनुपात के कारण छोटा गियर बड़े गियर की तुलना में 5 गुना तेजी से घूमेगा। इसे उच्च गियर अनुपात के रूप में जाना जाता है; यह अनुपात 1:1 से अधिक होता है।
चरण 3: टॉर्क बढ़ाने के लिए छोटे गियर का इनपुट के रूप में उपयोग करना
टॉर्क एक माप है कि आप किसी वस्तु को केंद्र बिंदु के चारों ओर कितनी तीव्रता से घुमाते हैं। आप इसकी गणना धक्का देने के बल को केंद्र बिंदु से धक्का की दूरी से गुणा करके कर सकते हैं। चूंकि छोटे ड्राइविंग गियर के दांत केंद्र के करीब होते हैं, इसलिए वे समान टॉर्क के लिए अधिक बल से धक्का देते हैं। इसी समय, संचालित गियर के दांत केंद्र बिंदु से बहुत दूर होते हैं, इसलिए समान मात्रा में बल अधिक टॉर्क पैदा करता है।
यदि आपके पास एक बड़ा ड्राइविंग गियर है, तो शाफ्ट पर लागू होने वाला टॉर्क छोटे गियर को चलाने की तुलना में बहुत अधिक है। चूंकि हम एक ही शाफ्ट पर कई गियर जोड़ सकते हैं, इसलिए हम एक ही टॉर्क से बल की मात्रा को समायोजित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक लिंक के साथ टॉर्क अधिक हो जाता है। हमारे V5 गियर बॉक्स के प्रत्येक चरण से परिणामी गियर अनुपात 1:5 है, जो एक निम्न गियर अनुपात है। चालित गियर को चलाने के लिए ड्राइविंग गियर को और अधिक घुमाना पड़ेगा, लेकिन इससे चालित गियर को अधिक जोर लगाना पड़ेगा।
चर्चा को प्रेरित करें
पिछले दो चरणों में महत्वपूर्ण जानकारी दी गई थी। यह चर्चा उस जानकारी का सरलीकृत पुनरावलोकन होगी।
प्रश्न:जब ड्राइविंग गियर संचालित गियर से बड़ा होता है, तो क्या संचालित गियर में अधिक गति या अधिक टॉर्क होता है? क्यों?
A:संचालित गियर की गति अधिक होती है क्योंकि यह बड़े ड्राइविंग गियर के एकल घूर्णन के दौरान कई बार घूमता है।
प्रश्न:जब ड्राइविंग गियर संचालित गियर से छोटा होता है, तो क्या संचालित गियर में अधिक गति या अधिक टॉर्क होता है? क्यों?
A:चालित गियर में अधिक टॉर्क होता है क्योंकि चालित गियर के दांत उसके केंद्र बिंदु से अधिक दूर होते हैं, जबकि चालित गियर के दांत उसके केंद्र बिंदु से अधिक दूर होते हैं।
चरण 4: यांत्रिक लाभ को गुणा करना
प्रत्येक चरण में 5:1 गियर अनुपात होता है, इसलिए हम उन्हें एक साथ गुणा करके 5x5x5:1x1x1, या इनपुट और आउटपुट शाफ्ट के बीच 125:1 अनुपात बना सकते हैं। इसका मतलब यह है कि यदि आप उच्च गियर वाले शाफ्ट को 1 बार पूरी तरह 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 के साथ आउटपुट करेगा, लेकिन यह बहुत धीरे-धीरे करेगा।
बिना किसी प्रतिरोध के उच्च गियर वाले शाफ्ट को घुमाने का प्रयास करें। आउटपुट शाफ्ट कितनी तेजी 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 युक्तियाँ
-
छात्रों को निम्न गियर शाफ्ट को घुमाने का निर्देश दें। कुछ छात्रों को मिश्रित गियर अनुपात द्वारा उत्पन्न अत्यधिक टॉर्क के कारण इसे मोड़ने में परेशानी हो सकती है।
-
छात्रों से उच्च गियर शाफ्ट को घुमाने के लिए कहें। इसका परिणाम यह होगा कि कम गियर वाला शाफ्ट काफी तेज गति से घूमने लगेगा।
-
बता दें कि इस मशीन का व्यवहार चरम मिश्रित गियर अनुपात के कारण है जो 125:1 है।
-
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 अधिक हो।
अपनी शिक्षा का विस्तार करें
इस गतिविधि का विस्तार करने के लिए, किसी दिए गए गियर अनुपात की आउटपुट गति और आउटपुट टॉर्क की गणना करने के लिए इस प्रयोगशाला में दी गई जानकारी और नीचे दिए गए सूत्रों का उपयोग करें।
सूत्र:
गियर रिडक्शन = चालित गियर दांत / ड्राइविंग गियर दांत
आउटपुट टॉर्क = इनपुट टॉर्क x गियर रिडक्शन
आउटपुट स्पीड = इनपुट स्पीड / गियर रिडक्शन
उन अनुपातों का उपयोग करें जो VEX V5 क्लासरूम सुपर किट के भीतर बनाए जा सकते हैं।
उदाहरण:
गियर अनुपात = 60:12 या 5:1
गियर कमी = संचालित गियर दांत / संचालित गियर दांत = 12 / 60 = 0.2
आउटपुट टॉर्क = इनपुट टॉर्क x गियर कमी = 1.5 Nm x 0.2 = 0.3 Nm
आउटपुट गति = इनपुट गति / गियर कमी = 100 RPM / 0.2 = 500 RPM