Orang gila Roda Gigi Kotak
Langkah 1: MAD Langkah 2 Box: Roda Gigi 12 dan 36 Gigi

Pada Langkah 2 dari Instruksi Pembuatan, Gigi 12 sudah ada pada poros yang menghubungkan MAD Pegangan kotak pada sisi bangunan itu.
- Build Expert, temukan sisi MAD itu Kotak dan perlihatkan kepada rekan tim Anda. Kemudian tunjukkan bahwa saat pegangan itu diputar, poros akan memutar Roda Gigi 12 (roda gigi penggerak - masukan) yang kemudian memutar Roda Gigi 36 (roda gigi yang digerakkan - keluaran) yang ditambahkan pada langkah pembuatan ini.
- Berapa rasio roda gigi dari kedua roda gigi ini?
- Kalkulator, cari tahu persamaan di bawah ini dan minta Perekam untuk memeriksanya.
Kotak Alat Guru
-
Solusi
Kalkulator dan Perekam dalam grup harus mengenali bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:
-
Pecahan pertama seharusnya 36/12.
-
Pecahan kedua seharusnya 3/1.
Sekali lagi, pastikan siswa memahami cara menyederhanakan pecahan dengan membagi pembilang dan penyebut dengan angka yang sama.
Rasio 3:1 memberi tahu kita bahwa Roda Gigi penggerak 12 perlu berputar tiga kali agar dapat memutar Roda Gigi 36 satu kali.
Hal ini menghasilkan keuntungan mekanis sebesar torsi. Apa itu torsi?

Torsi merupakan keuntungan mekanis yang membuat tenaga yang dihasilkan oleh roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih besar. Dalam kasus ini, MAD Box memiliki masukan tiga kali lebih banyak daripada keluaran yang membuatnya lebih bertenaga.
- Perekam, pastikan untuk menambahkan catatan ke buku catatan teknik tentang keuntungan mekanis torsi dalam MAD Kotak.
Langkah 2: MAD Langkah 10 Box: Roda Gigi 36 dan 12 Gigi

Pada Langkah 10 dari Instruksi Pembuatan, sisi lain dari MAD Kotak terhubung. Ia memiliki Gigi sebanyak 36 pada poros dengan pegangannya.
- Build Expert, temukan sisi MAD itu Kotak dan perlihatkan pada kelompok. Kemudian tunjukkan bahwa saat pegangan itu diputar, poros akan memutar Roda Gigi 36 (roda gigi penggerak - masukan) yang kemudian memutar Roda Gigi 12 (roda gigi yang digerakkan - keluaran).
- Berapa rasio roda gigi dari kedua roda gigi ini?
- Kalkulator, cari tahu persamaan di bawah ini, lalu minta Perekam untuk memeriksanya.
Kotak Alat Guru
-
Solusi
Kalkulator dan Perekam dalam grup harus mengenali bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:
-
Pecahan pertama seharusnya 12/36.
-
Pecahan kedua seharusnya 1/3.
Sekali lagi, pastikan siswa memahami cara menyederhanakan pecahan dengan membagi pembilang dan penyebut dengan angka yang sama.
Rasio 1:3 memberi tahu kita bahwa Roda Gigi penggerak 36 hanya perlu berputar satu kali untuk memutar Roda Gigi 12 tiga kali.
Itu menghasilkan keuntungan mekanis sebesar kecepatan.

Kecepatan merupakan keuntungan mekanis yang membuat keluaran roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih cepat. Dalam kasus ini, MAD Kotak memiliki tiga kali lebih banyak rotasi keluaran daripada masukan yang membuatnya lebih cepat.
- Perekam, pastikan untuk menambahkan catatan ke buku catatan teknik tentang keuntungan mekanis kecepatan dalam MAD Kotak.
Langkah 3: MAD Rasio Gigi Majemuk Box
- Build Expert, putar pegangan yang terhubung ke 36 Tooth Gear secara perlahan dan biarkan kelompok memperhatikan seberapa cepat pegangan lainnya berputar.
- Perekam, setelah membaca uraian di bawah, jelaskan apa itu rasio roda gigi majemuk dalam buku catatan teknik.
Rasio roda gigi untuk Roda Gigi 36 yang memutar Roda Gigi 12 adalah 1:3 dengan keuntungan mekanis berupa kecepatan. Namun ketika Anda memutar pegangan yang terhubung ke Gigi 36 sekali, pegangan lainnya berputar lebih dari tiga kali.
Itu karena MAD Kotak menggunakan rasio gigi majemuk . Orang gila Rasio gigi majemuk Box dibuat dengan memiliki 36 Gigi Gigi dan 12 Gigi Gigi berbagi poros yang sama.
Rasio gigi majemuk mengalikan keuntungan mekanis kecepatan atau torsi dalam suatu mekanisme.

Tips Guru
Label 1, 2, dan 3 untuk rasio roda gigi pada gambar MAD Kotak di atas didasarkan pada putaran pegangan yang terhubung ke Gigi 36. Itu adalah pegangan di bagian bawah gambar.
Panah merah pada gambar di atas menunjukkan poros yang memiliki Roda Gigi 36 dan 12 Gigi. Poros tersebut menghubungkan rasio roda gigi pertama, kedua, dan ketiga satu sama lain. Ketika poros berputar, baik roda gigi 12 gigi maupun 36 gigi pada poros tersebut ikut berputar.
Hal ini akan melipatgandakan keuntungan mekanis yang dihasilkan oleh masing-masing rasio roda gigi karena mereka terhubung ke dalam rasio roda gigi gabungan.
MAD Kotak memiliki dua rasio roda gigi gabungan karena Anda dapat memberikan masukan di kedua sisi - satu mengarah ke keuntungan torsi dan yang lainnya mengarah ke keuntungan kecepatan.
Untuk menghitung rasio roda gigi gabungan di satu sisi MAD Kotak, kita perlu menemukan tiga rasio roda gigi dalam pembuatan dari masukan ke keluaran tersebut, lalu mengalikannya satu sama lain.
- Build Expert, temukan sisi MAD Kotak tempat pegangan masukan memutar Roda Gigi 36 dan menunjukkannya kepada kelompok. Petunjuk: Ini adalah pegangan di bagian bawah gambar di atas. Tunjukkan dalam build untuk meninjau di mana ketiga rasio roda gigi ditemukan.
- Ingat, semua roda gigi penggerak adalah 36 Roda Gigi dan semua roda gigi yang digerakkan adalah 12 Roda Gigi.
- Kalkulator dan Perekam, lengkapi dan periksa persamaan di bawah ini:
- Seluruh tim harus mencoba menjawab pertanyaan berikut: Apa arti Rasio Gigi Majemuk 1:27? Bila gagang dengan Gigi 36 diputar satu kali, berapa putaran gagang yang lain yang harus dilakukan?
- Perekam harus mengatur jawaban terbaik tim dan menuliskannya di buku catatan teknik.
Kotak Alat Guru
-
Solusi
Kalkulator dan Perekam dalam grup harus mengenali bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Pertama adalah 1/3.
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Kedua adalah 12/36 dan 1/3.
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Ketiga adalah 12/36.
Persamaan untuk perhitungan Rasio Gigi Majemuk diberikan karena ini adalah pertama kalinya siswa melihatnya diselesaikan.
Rasio 1:27 berarti bahwa untuk setiap kali Roda Gigi 36 pertama menyelesaikan satu putaran penuh, Roda Gigi 12 terakhir (yang paling dekat dengan pegangan keluaran) berputar 27 kali. Itu menunjukkan adanya keuntungan mekanis berupa kecepatan.
Sorot keuntungan mekanis dari kecepatan bagi siswa dengan meminta mereka memutar pegangan dengan Roda Gigi 36 pada kecepatan yang wajar dan perhatikan seberapa cepat pegangan keluaran berputar. Secara matematis, pegangan keluaran berputar 27 kali lebih cepat daripada pegangan masukan!
Langkah 4: MAD Rasio Gigi Majemuk Box untuk Torsi
- Build Expert, temukan sisi MAD Kotak tempat pegangan masukan memutar Roda Gigi 12 dan menunjukkannya kepada kelompok. Petunjuk: Ini adalah sisi berlawanan dari MAD Kotak seperti yang Anda gunakan di atas. Perlu diperhatikan bahwa saat menggunakan tuas masukan ini, semua roda gigi penggerak adalah 12 Roda Gigi dan semua roda gigi yang digerakkan adalah 36 Roda Gigi.
- Kalkulator dan Perekam, lengkapi dan periksa persamaan di bawah ini:
- Seluruh tim harus mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut: Apa itu Rasio Gigi Majemuk dan apa artinya? Berapa kali Anda memutar tuas dengan Gigi 12 agar dapat memutar tuas lainnya satu kali?
- Perekam harus mengatur jawaban terbaik tim dan menuliskannya di buku catatan teknik.
Kotak Alat Guru
-
Solusi
Kalkulator dan Perekam dalam grup harus mengenali bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Pertama adalah 3/1.
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Kedua adalah 36/12 dan 3/1.
-
Pecahan yang hilang pada Rasio Gigi Ketiga adalah 36/12.
Persamaan untuk perhitungan Rasio Gigi Majemuk tidak memiliki 3/1 dan 3/1 yang menghasilkan 27/1 dan Rasio Gigi Majemuk adalah 27:1.
Rasio 27:1 berarti bahwa 12 Gigi Roda Gigi pertama perlu menyelesaikan 27 putaran penuh agar 36 Gigi Roda Gigi terakhir (yang paling dekat dengan pegangan keluaran) dapat berputar satu putaran penuh. Itu menunjukkan adanya keuntungan mekanis dari torsi.
Sorot keuntungan mekanis torsi bagi siswa dengan meminta mereka memutar pegangan dengan Roda Gigi 12 pada kecepatan yang wajar dan rasakan gaya pegangan keluaran saat berputar. Secara matematis, pegangan keluaran berputar dengan gaya 27 putaran pegangan masukan!
Langkah 5: Memikirkan MAD Desain Kotak
Kenapa MAD tidak? Enam roda gigi Box semuanya dalam satu baris?

Suatu rancangan di mana semua roda gigi tersusun dalam satu garis disebut rangkaian roda gigi . Gambar di atas menunjukkan MAD Roda gigi Box sebagai rangkaian roda gigi.
Rangkaian roda gigi seperti ini hanya memiliki satu rasio roda gigi dan rasionya adalah bukan rasio roda gigi majemuk. Rasionya adalah 1:3 atau 3:1 tergantung pada apakah gigi pertama atau terakhir yang merupakan gigi penggerak. Hanya ukuran roda gigi pertama dan terakhir dalam rangkaian roda gigi ini yang memengaruhi rasio roda gigi.
Roda gigi antara roda gigi pertama dan terakhir disebut roda gigi pemalas. Mereka tidak meningkatkan daya atau kecepatan. Roda gigi penggerak hanya mengubah arah putaran.
Kenapa MAD tidak ada? Kotak dirancang hanya dengan dua roda gigi: roda gigi kecil dan roda gigi dengan gigi 27 kali lebih banyak?

Rasio Gigi Majemuk MAD Kotaknya berukuran 1:27 atau 27:1. Anda mungkin bertanya-tanya mengapa tidak dirancang hanya dengan dua roda gigi: Roda Gigi 12 Gigi dan Roda Gigi 324 Gigi. Itu akan menghasilkan rasio gigi 1:27 atau 27:1.
Ada dua alasan mengapa MAD Kotak tidak dirancang dengan Roda Gigi 324.
Alasan pertama adalah Roda Gigi Plastik VEX 324 tidak ada. Roda gigi terbesar dalam kit ini adalah Roda Gigi 60 Gigi. Saat para insinyur merancang dan membangun, mereka perlu memperhitungkan material apa saja yang tersedia dan Roda Gigi 324 tidak tersedia.
Alasan kedua adalah Roda Gigi 324, jika tersedia, akan berukuran sangat besar. Perlengkapan sebesar itu akan membuat bangunan tersebut sulit ditangani. Rasio roda gigi majemuk lebih masuk akal untuk mendesain perangkat genggam. Saat teknisi merancang suatu bangunan, mereka perlu mempertimbangkan bagaimana perangkat tersebut akan digunakan oleh konsumen.
Motivasi Diskusi
-
Kesimpulan
Siswa harus menyelesaikan Lab STEM ini dengan pemahaman tentang bagaimana rasio roda gigi penting untuk desain robot. Singkatnya, rasio gigi tertentu digunakan untuk mentransfer daya atau menciptakan torsi atau kecepatan keuntungan mekanis bagi bagian-bagian robot. Mulailah dengan diskusi ini:
T: Untuk mendapatkan keuntungan mekanis berupa kecepatan, manakah yang lebih besar: roda gigi penggerak atau roda gigi yang digerakkan?
J: Roda gigi penggerak lebih besar daripada roda gigi yang digerakkan saat menciptakan kecepatan.
T: Mengapa Anda mungkin ingin meningkatkan kecepatan robot?
J: Robot kemudian dapat bergerak dan beroperasi secepat mungkin.
T: Mengapa Anda mungkin ingin meningkatkan torsi pada robot? Petunjuk: Pertimbangkan bagian-bagiannya yang bergerak.
A: Robot mungkin berat atau perlu memindahkan objek berat. Peningkatan torsi pada drivetrain (jarak sumbu roda) akan membantunya bergerak. Peningkatan torsi cakar atau lengannya dapat membantu mengangkat benda berat.
T: Mengapa Anda mungkin menggunakan rasio roda gigi majemuk alih-alih menggunakan dua roda gigi dengan perbedaan jumlah gigi yang lebih besar?
J: Beberapa rasio roda gigi sangat besar sehingga suatu bangunan tidak mungkin memiliki roda gigi sebesar itu. Bahkan mungkin tidak ada roda gigi dengan ukuran yang dibutuhkan untuk membuat rasio roda gigi tersebut. Jadi rasio roda gigi majemuk membantu insinyur menciptakan keuntungan mekanis yang lebih besar sambil meminimalkan ruang yang dibutuhkan.
T: Mengapa Anda mungkin menyertakan rangkaian roda gigi dalam suatu bangunan? Apakah itu menambah torsi atau kecepatan?
A: Rangkaian roda gigi membantu mentransfer daya tetapi tidak menambah torsi atau kecepatan lebih dari rasio antara roda gigi penggerak dan yang digerakkan pada rangkaian.
Siswa akan kembali memikirkan hal ini di halaman bagian Terapkan tentang Mendesain Robot Kompetisi untuk Torsi atau Kecepatan. Untuk bacaan lebih lanjut, ada artikel Perpustakaan VEX tentang Cara Menggunakan Rasio Roda Gigi Sederhana. Artikel ini ditulis dalam konteks robot VEX V5 tetapi konsepnya juga berlaku untuk desain robot VEX IQ.