Tanári eszköztár
-
A szakasz célja
A STEM Lab játékrésze bemutatja a hallgatóknak a fogaskerekeket és azok célját az építkezésen belül. Ez az első oldal olyan kifejezéseket mutat be, mint: hálós fogaskerekek, hajtó fogaskerekek, hajtott fogaskerekek, áttételi arányok, mechanikai előnyök és erőátvitel. A következő oldalon a MAD felépítését tekintjük át A doboz, annak áttételi arányai és a nyomaték vagy a sebesség mechanikai előnyei, amelyeket ezek az áttételek teremtenek. A következő oldal a teljes MAD áttételi arányának kiszámításával ér véget Doboz felépítés.
Jó ötlet lehet az első oldalt osztályként végigolvasni, majd a tanulócsoportokkal a második oldalt átdolgozni. Minden diáknak együtt kell olvasnia.
Ha háromfős csoportokban dolgoznak, a tanulókat három szerepkör valamelyikébe lehet beosztani:
1) Az építési szakértő: Ez a tanuló megtalálja az építési lépést az építési útmutatóban, és rámutat arra, hogy az elkészült építményben hol találhatók ezek a fogaskerekek.
2) A számológép: Ez a tanuló elvégzi az áttételek számításait.
3) A rögzítő: Ez a tanuló ellenőrzi a számológép matematikáját, értelmezi az áttételi arányt, és biztosítja, hogy a csapat minden munkáját rögzítse a mérnöki jegyzetfüzetébe.
Ha a tanulók csoportjában háromnál több diák van, akkor több diák is felelős lehet ugyanazért a szerepért. Ha a csoportban háromnál kevesebb van, ugyanaz a tanuló több szerepet is vállalhat.
Kattintson ide (Google Doc / .docx / .pdf ) az Együttműködés rubrikához, vagy kattintson ide (Google Doc / .docx / .pdf) a csoportalapúhoz mérnöki notebook rubrika. Van egy Egyéni mérnöki notebook rubrika is, kattintson ide (Google Doc / .docx / .pdf ) . A pontozáshoz használt összes rubrikát meg kell osztani a tanulókkal, és el kell magyarázni nekik a munka megkezdése előtt.
Fogaskerekek
A fogaskerekek tárcsáknak tűnnek, szélükön fogak. Fontos megjegyezni, hogy fogaik egyenlő távolságban vannak, mert a fogaskerekek úgy működnek, hogy a fogak egymásba vannak illesztve, amint az a fenti képen látható. Amikor az egyik fogaskerék forog, a következőt is elforgatja, mivel a fogaik egymás között helyezkednek el, amit hálónak neveznek.
A fogaskerekeket általában tengely vagy talp rögzíti, vagy más részekhez csatlakoztatja. Tehát a fogaskerekeket arra használják, hogy forgó mozgást vagy erőt továbbítsanak egyik tengelyről a másikra. A tengely általában a fogaskerék közepén helyezkedik el. A VEX IQ Gears fenti képén a központi furat, amelyen keresztül a tengely áthalad, négyzet alakú, mivel az IQ tengelyek négyzet alakúak.
A fogaskerék meghatározásának egyik fő módja a fogak száma.
Tanári tippek
Segíthet, ha a tanulókat a VEX IQ Parts poszterhez irányítja, és észreveszi őket, hogy a Super Kitben található fogaskerekek elnevezése a fogak száma alapján történik (60, 36 és 12 fogas fogaskerék). Ha a tanulókat megzavarja a fogaskerekek tengelyekre való felszerelése, ráirányíthatják őket, hogy nézzék meg a MAD-t Doboz felépítése és vegye figyelembe, hogy a konstrukción belüli fogaskerekek a középpontjukon lévő tengelyekre épültek.
Hálós fogaskerekek
Ha két fogaskerék össze van kapcsolva, az egyik sebességfokozat a másikat kapcsolja. Azt a fogaskereket, amelyik először kanyarodik, hajtóműnek nevezzük. A hajtómű egyfajta bemenetnek tekinthető. Azt a sebességfokozatot, amelyet az első sebességfokozat forgat, hajtott fogaskeréknek nevezzük. A hajtott fogaskerék tehát a kimenet.
Tekintse meg az alábbi animációt, hogy megtekinthesse a hálós fogaskerekeket működés közben.
Észre kellett volna vennie, hogy a hajtómű és a hajtott fogaskerék ellentétes irányba forog. Ellentétes irányba kell forogniuk, mert fogaik össze vannak kötve, és a középpontjukban forognak.
Áttételi arányok
A sebességfokozat a bemeneti (hajtófokozat) és a kimeneti (hajtott fokozat) összehasonlítása, és kiszámítása az egyes hálós fogaskerekek fogszámának figyelembevételével történik.
A fenti példában a hajtó fogaskerék (bemenet) és a hajtott fogaskerék (kimenet) egyaránt 60 fogú.
Íme a képlet az áttételi arány kiszámításához:
Használjuk a fenti két 60 fogas fogaskerék példáját, mert ez egy egyszerű arányszámítás.
A két hálós fogaskerék áttétele 1:1, ami azt jelenti, hogy minden alkalommal, amikor a hajtó fogaskerék (bemenet) egy teljes fordulatot fordul, a hajtott fogaskerék (kimenet) is egy teljes fordulatot fordul.
Tanári tippek
Gondoskodjon arról, hogy a tanulók felismerjék, milyen arányok származnak ebből vagy egy másik osztályból. Leegyszerűsítve az arány két szám összehasonlításának állítása.
Győződjön meg arról is, hogy a tanulók megértik, hogyan csökkenthetik a törteket a számláló és a nevező azonos összeggel való osztásával.
Mechanikai előny
Ha két vagy több fogaskerekes fogaskerekek kapcsolódnak egymáshoz, mechanikai előny keletkezik ezen a felépítésen belül.
A mechanikai előny a bemenő erő változása a gépen belül. A változás a bemenet és a kimenet összehasonlításával mérhető.
A fenti példában a bemenet és a kimenet aránya 1:1, így úgy tűnhet, hogy nincs mechanikai előny, de valójában van. A két azonos méretű fogaskerék mechanikai előnyét erőátvitelnek nevezzük, mivel a hajtott fogaskerék és tengelye éppúgy forog, mint a hajtómű és annak tengelye. Tehát a hajtómű (bemenet) minden erejét átadta a hajtott fogaskeréknek (kimenet).
A következő tevékenységben áttekintheti MAD-ját Doboz épít, és kiszámítja és teszteli a sebesség és a nyomaték mechanikai előnyeit.
Bővítse tanulását
a mindennapi életben
Sok mechanikus eszköz fogaskereket használ. A digitális korban látszólag kevesebben vannak, de a tanulóknak képesnek kell lenniük azonosítani legalább öt olyan eszközt, amelyek fogaskerekeket használnak. Az elektromosság előtt is vizsgálhatják a szerszámokat. Ezután a tanulóknak el kell magyarázniuk, hogy mindegyik hogyan használja a fogaskerekeket, és mi a hajtóműrendszer funkciója.
Íme néhány példa:
-
Sok kerékpár sebességfokozatot használ, hogy a motoros gyorsabban vagy nagyobb erővel tudjon váltani a pedálozáshoz.
-
A konyhában a kézi mixerek az elektromos áram bekapcsolása előtt fogaskerekeket használtak, hogy a felhasználó a fogantyús hajtókart egy irányba forgathassa (pl. fel-le), és a keverő habverőit egy másik irányba (pl. előre-hátra) forgassa. a hozzávalók tálat.
-
A vízimalmok fogaskerekeket is használtak az erő irányának megváltoztatására az erőátvitel révén. A víz megforgatta a turbinát (vízikereket), amely fogaskerekeket forgatna, és az erőt átadta a gyárnak, ahol a termékek marására, hengerlésére vagy kalapálására használták.