Langsung ke konten utama

The MAD Gigi Kotak

Langkah 1: MAD Langkah 2 Box: Roda Gigi 12 dan 36 Gigi

Langkah 2 dari Instruksi Perakitan MAD Box yang menggambarkan cara menghubungkan poros motor plastik melalui lubang persegi tengah roda gigi 36T, dan memasangkannya dengan roda gigi 12T.

Pada Langkah 2 dari Instruksi Perakitan, Roda Gigi 12 Gigi sudah terpasang pada poros yang menghubungkan MAD. Pegangan kotak di sisi bangunan itu.

  • Build Expert, temukan sisi MAD itu. Kemas dan tunjukkan kepada rekan satu timmu. Kemudian, demonstrasikan bahwa ketika pegangan tersebut diputar, poros akan memutar roda gigi 12 gigi (roda gigi penggerak - input) yang kemudian memutar roda gigi 36 gigi (roda gigi yang digerakkan - output) yang ditambahkan pada langkah pembuatan ini.
  • Berapakah rasio gigi dari kedua roda gigi ini?
  • Gunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan di bawah ini dan minta perekam untuk memeriksanya.

Rumus untuk rasio gigi dengan nilai yang tidak lengkap. Jumlah gigi roda gigi yang digerakkan adalah 36 dan jumlah gigi roda gigi penggerak adalah ?. Ini direduksi menjadi ? lebih dari 1, sama dengan 3:1.

Ikon Kotak Peralatan Guru Solusi Kotak Peralatan Guru -

Kalkulator dan Pencatat dalam kelompok tersebut harus menyadari 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 menunjukkan bahwa roda gigi penggerak 12 gigi perlu berputar tiga kali agar dapat memutar roda gigi 36 gigi sekali.
ini menghasilkan keuntungan mekanis . Apa itu torsi?

Diagram roda gigi penggerak 12T yang terhubung dengan roda gigi yang digerakkan 36T untuk menunjukkan Keunggulan Torsi. Arah putaran setiap roda gigi ditunjukkan dengan panah. Roda gigi penggerak berputar searah jarum jam dan diberi label input, sedangkan roda gigi yang digerakkan berputar berlawanan arah jarum jam dan diberi label output.

Torsi adalah keuntungan mekanis yang membuat keluaran dari roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih kuat. Dalam kasus ini, MAD Kotak tersebut memiliki input tiga kali lebih besar daripada output, yang membuatnya lebih bertenaga.

  • Pencatat, pastikan untuk menambahkan catatan ke buku catatan teknik tentang keuntungan mekanis torsi dalam MAD. Kotak.

Langkah 2: MAD Langkah ke-10 Box: Roda Gigi 36 dan 12 Gigi

Langkah 10 dari Instruksi Perakitan MAD Box menunjukkan penyambungan komponen roda gigi ketiga dan pegangan ke dua bagian sebelumnya.

Pada Langkah 10 dari Instruksi Perakitan, sisi lain dari MAD Kotak itu terhubung. Alat itu memiliki roda gigi 36 gigi pada poros yang terhubung dengan pegangannya.

  • Build Expert, temukan sisi MAD itu. Beri kotak dan tunjukkan kepada kelompok. Kemudian demonstrasikan bahwa ketika pegangan tersebut diputar, poros akan memutar roda gigi 36 gigi (roda gigi penggerak - input) yang kemudian memutar roda gigi 12 gigi (roda gigi yang digerakkan - output).
  • Berapakah rasio gigi dari kedua roda gigi ini?
  • Gunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan di bawah ini, lalu minta perekam untuk memeriksanya.

Rumus rasio gigi dengan nilai tidak lengkap berbunyi Jumlah gigi roda gigi yang digerakkan = ? Jumlah gigi roda gigi penggerak = 36. Ini disederhanakan menjadi 1 per ? atau 1:3.

Ikon Kotak Peralatan Guru Solusi Kotak Peralatan Guru -

Kalkulator dan Pencatat dalam kelompok tersebut harus menyadari 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 gigi hanya perlu berputar satu kali untuk memutar roda gigi 12 gigi tiga kali.
menghasilkan keuntungan mekanis .

Diagram menunjukkan roda gigi penggerak 36T di sebelah kiri yang terhubung dengan roda gigi yang digerakkan 12T di sebelah kanan untuk menunjukkan Keunggulan Kecepatan. Arah putaran setiap roda gigi ditandai dengan panah. Roda gigi penggerak, yang diberi label input, berputar berlawanan arah jarum jam, dan roda gigi yang digerakkan, yang diberi label output, berputar searah jarum jam.

Kecepatan adalah keuntungan mekanis yang membuat keluaran dari roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih cepat. Dalam kasus ini, MAD Kotak tersebut memiliki output tiga kali lebih banyak daripada input rotasi, sehingga 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

  • Pakar perakitan, putar perlahan gagang yang terhubung ke roda gigi 36 gigi dan biarkan kelompok mengamati seberapa cepat gagang lainnya berputar.
  • Setelah membaca uraian di bawah ini, jelaskan apa itu rasio roda gigi majemuk di buku catatan teknik.

Rasio gigi untuk roda gigi 36 gigi yang memutar roda gigi 12 gigi adalah 1:3 dengan keuntungan mekanis berupa kecepatan. Namun, ketika Anda memutar gagang yang terhubung ke roda gigi 36 gigi sekali, gagang lainnya berputar jauh lebih dari tiga kali.

Itu karena MAD Kotak ini menggunakan rasio roda gigi gabungan  The MAD Rasio roda gigi majemuk Box dibuat dengan menggabungkan roda gigi 36 gigi dan roda gigi 12 gigi
menggunakan poros yang sama. Rasio roda gigi
melipatgandakan keuntungan mekanis dari kecepatan atau torsi dalam suatu mekanisme.

Tampilan dari atas konstruksi kotak gila dengan struktur roda gigi pertama, kedua, dan ketiga yang diberi label, dengan poros yang menghubungkan struktur tersebut ditunjukkan dengan panah merah. Gigi pertama adalah gigi 12T di bagian bawah, gigi kedua adalah gigi 36T di tengah, dan gigi ketiga adalah gigi 12T di bagian atas.

Ikon Tips Guru Tips untuk Guru

Label 1st, 2nd, dan 3rd untuk rasio gigi pada gambar MAD Kotak di atas didasarkan pada pemutaran pegangan yang terhubung ke roda gigi 36 gigi. Itu adalah pegangan di bagian bawah gambar.

Panah merah pada gambar di atas menunjukkan poros yang memiliki roda gigi 36 gigi dan 12 gigi. Poros-poros itu menghubungkan rasio gigi pertama, kedua, dan ketiga satu sama lain. Saat poros berputar, baik roda gigi 12 gigi maupun 36 gigi pada poros ikut berputar.

melipatgandakan keuntungan mekanis
dihasilkan oleh setiap rasio roda gigi karena keduanya terhubung menjadi rasio roda gigi majemuk.
Kotak transmisi memiliki dua rasio gigi majemuk karena Anda dapat memberikan input di kedua sisi - satu mengarah ke keuntungan torsi dan yang lainnya mengarah ke keuntungan kecepatan.

Untuk menghitung rasio gigi majemuk di satu sisi MAD Box, kita perlu mencari tiga rasio gigi dalam konstruksi dari input ke output tersebut, lalu mengalikannya satu sama lain.

  • Build Expert, temukan sisi MAD. Kotak tempat pegangan input memutar roda gigi 36 gigi dan tunjukkan kepada kelompok. Petunjuk: Itu adalah pegangan di bagian bawah gambar di atas. Tunjukkan pada bagian perakitan untuk meninjau di mana ketiga rasio gigi tersebut berada.
  • Ingat, semua roda gigi penggerak adalah roda gigi dengan 36 gigi dan semua roda gigi yang digerakkan adalah roda gigi dengan 12 gigi.
  • Dengan menggunakan kalkulator dan perekam, lengkapi dan periksa persamaan di bawah ini:

Rumus untuk menghitung rasio roda gigi majemuk dengan nilai yang tidak lengkap. Rasio gigi pertama tercantum sebagai 12 per 36 dan nilai tereduksinya adalah ?. Rasio gigi kedua tercantum sebagai 12 per ?, dikurangi menjadi 1 per ?. Rasio gigi ketiga tercantum sebagai ? lebih dari ?, direduksi menjadi 1 per 3. Perhitungan rasio roda gigi majemuk ditulis sebagai 1 per 3 dikali 1 per 3 dikali 1 per 3 = 1 per 27 atau 1 sampai 27.

  • Seluruh tim harus mencoba menjawab pertanyaan berikut: Apa arti dari Rasio Gigi Majemuk 1:27? Ketika gagang dengan roda gigi 36 gigi diputar sekali, berapa putaran lagi yang harus dilakukan pada gagang lainnya?
  • Pencatat harus menyusun jawaban terbaik tim dan menuliskannya di buku catatan teknik.

Ikon Kotak Peralatan Guru Solusi Kotak Peralatan Guru -

Kalkulator dan Pencatat dalam kelompok tersebut harus menyadari bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Pertama adalah 1/3.

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Kedua adalah 12/36 dan 1/3.

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Ketiga adalah 12/36.

Persamaan untuk perhitungan Rasio Gigi Majemuk diberikan karena ini adalah pertama kalinya siswa melihat perhitungan tersebut secara lengkap.

Rasio 1:27 berarti bahwa untuk setiap kali roda gigi 36 gigi pertama menyelesaikan satu putaran penuh, roda gigi 12 gigi terakhir (yang paling dekat dengan pegangan keluaran) berputar sebanyak 27 kali. Hal itu menunjukkan adanya keuntungan mekanis dari kecepatan.

Tekankan keuntungan mekanis dari kecepatan kepada siswa dengan meminta mereka memutar pegangan dengan roda gigi 36 gigi dengan 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

VEX IQ MAD Box

  • Build Expert, temukan sisi MAD. Gambarlah kotak tempat pegangan input memutar roda gigi 12 gigi dan tunjukkan kepada kelompok. Petunjuk: Ini adalah sisi yang berlawanan dari MAD. Kotak seperti yang Anda gunakan di atas. Perlu dicatat bahwa saat menggunakan pegangan input ini, semua roda gigi penggerak adalah roda gigi 12 gigi dan semua roda gigi yang digerakkan adalah roda gigi 36 gigi.
  • Dengan menggunakan kalkulator dan perekam, lengkapi dan periksa persamaan di bawah ini:

Rumus untuk menghitung rasio roda gigi majemuk dengan nilai yang tidak lengkap. Rasio gigi pertama tercantum sebagai 36/12 dan nilai reduksinya adalah ? lebih ?. Rasio gigi kedua tercantum sebagai 36 per ?, dikurangi menjadi 3 per ?. Rasio gigi ketiga tercantum sebagai ? lebih dari ?, direduksi menjadi 3 per 1. Perhitungan rasio roda gigi majemuk ditulis sebagai 3 per 1 dikali 1? lebih ? kali? lebih ? = ? lebih ? atau ? ke ?.

  • Seluruh tim harus mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut: Apa itu Rasio Gigi Majemuk dan apa artinya? Berapa kali Anda memutar pegangan dengan Gigi 12 untuk memutar pegangan lainnya sekali?
  • Pencatat harus menyusun jawaban terbaik tim dan menuliskannya di buku catatan teknik.

Ikon Kotak Peralatan Guru Solusi Kotak Peralatan Guru -

Kalkulator dan Pencatat dalam kelompok tersebut harus menyadari bahwa perhitungan harus diselesaikan sebagai berikut:

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Pertama adalah 3/1.

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Kedua adalah 36/12 dan 3/1.

  • Pecahan yang hilang dalam Rasio Gigi Ketiga adalah 36/12.

Persamaan untuk perhitungan Rasio Gigi Majemuk tidak menyertakan 3/1 dan 3/1 sehingga menghasilkan 27/1 dan Rasio Gigi Majemuknya adalah 27:1.

Rasio 27:1 berarti bahwa roda gigi 12 gigi pertama perlu menyelesaikan 27 putaran penuh agar roda gigi 36 gigi terakhir (yang paling dekat dengan pegangan keluaran) dapat berputar satu putaran penuh. Hal itu menunjukkan adanya keuntungan mekanis dari torsi.

Tekankan keuntungan mekanis dari torsi kepada siswa dengan meminta mereka memutar pegangan dengan roda gigi 12 gigi dengan kecepatan yang wajar dan merasakan gaya pada pegangan keluaran saat berputar. Secara matematis, pegangan keluaran berputar dengan gaya 27 putaran dari pegangan masukan!

Langkah 5: Memikirkan MAD Desain Kotak

Mengapa MAD tidak ada? Keenam gigi transmisi Box semuanya dalam satu baris?

Enam roda gigi IQ saling terkait dalam baris horizontal yang bergantian antara 36T dan 12T, dimulai dengan 36T dan diakhiri dengan 12T.

Desain di mana semua roda gigi saling terkait dalam satu garis disebut rangkaian roda gigi . Gambar di atas menunjukkan MAD. Roda gigi kotak sebagai rangkaian roda gigi.

Rangkaian roda gigi seperti ini hanya memiliki satu rasio roda gigi dan itu adalah bukan rasio roda gigi majemuk. Rasio tersebut adalah 1:3 atau 3:1, tergantung apakah gigi pertama atau gigi terakhir adalah gigi penggerak. Hanya ukuran roda gigi pertama dan terakhir dalam rangkaian roda gigi ini yang berpengaruh pada rasio roda gigi.

Roda gigi di antara roda gigi pertama dan terakhir disebut roda gigi perantara. Hal itu tidak meningkatkan tenaga atau kecepatan. Roda gigi pemalas hanya mengubah arah putaran.

Mengapa MAD tidak ada? Kotak yang dirancang hanya dengan dua roda gigi: roda gigi kecil dan roda gigi dengan jumlah gigi 27 kali lebih banyak?

Diagram roda gigi 12 gigi di sebelah kiri yang berpasangan dengan roda gigi 324 gigi di sebelah kanan, dengan gambar close-up dari tempat gigi-gigi tersebut saling berpasangan.

Rasio Gigi Majemuk MAD Kotak tersebut berukuran 1:27 atau 27:1. Anda mungkin bertanya-tanya mengapa alat ini tidak dirancang hanya dengan dua roda gigi: roda gigi 12 gigi dan roda gigi 324 gigi. Hal itu akan menghasilkan rasio gigi 1:27 atau 27:1.

Rumus rasio gigi lengkap untuk gigi 12T dan 324T. Bagian atas menunjukkan Roda Gigi yang Digerakkan sebagai 324 dan Roda Gigi Penggerak sebagai 12, sehingga menghasilkan rasio 324 per 12, yang disederhanakan menjadi 27 per 1, atau rasio 1 banding 27. Bagian bawah menunjukkan roda gigi penggerak 12T dan roda gigi penggerak 324T, menciptakan rasio 12 banding 324, yang disederhanakan menjadi 1 banding 27 atau rasio 27 banding 1.

 

Ada dua alasan mengapa MAD Kotak

dirancang dengan roda gigi 324 gigi. Alasan pertama adalah roda gigi plastik VEX 324 gigi tidak ada. Roda gigi terbesar dalam kit ini adalah roda gigi dengan 60 gigi. Ketika para insinyur merancang sebuah konstruksi, mereka perlu mempertimbangkan bahan apa yang tersedia dan roda gigi dengan 324 gigi tidak tersedia.

adalah bahwa roda gigi dengan 324 gigi, jika tersedia, akan sangat besar. Ukuran gir sebesar itu akan membuat konstruksi tersebut sulit ditangani. Rasio roda gigi majemuk lebih masuk akal untuk mendesain perangkat genggam. Ketika para insinyur merancang sebuah produk, mereka perlu mempertimbangkan bagaimana perangkat tersebut akan digunakan oleh konsumen.

Ikon Motivasi Diskusi Memotivasi Diskusi - Ringkasan

Siswa diharapkan menyelesaikan Laboratorium STEM ini dengan pemahaman tentang bagaimana rasio roda gigi penting untuk desain robot. Singkatnya, rasio roda gigi tertentu digunakan untuk mentransfer daya atau untuk menciptakan torsi atau kecepatan yang memberikan keuntungan mekanis bagi bagian-bagian robot. Mulailah dengan diskusi ini:

T: Untuk memperoleh keuntungan mekanis dari kecepatan, mana yang lebih besar: roda gigi penggerak atau roda gigi yang digerakkan?
J: Roda gigi penggerak lebih besar daripada roda gigi yang digerakkan saat menghasilkan 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: Perhatikan bagian-bagian yang bergerak.
A: Robot mungkin berat atau perlu memindahkan benda-benda berat. Peningkatan torsi pada sistem penggeraknya (jarak sumbu roda) akan membantunya bergerak. Peningkatan torsi pada cakar atau lengannya dapat membantu mengangkat benda-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 konstruksi tidak dapat memiliki roda gigi dengan ukuran tersebut. Bahkan mungkin tidak ada roda gigi dengan ukuran yang dibutuhkan untuk menciptakan rasio roda gigi tersebut. Jadi, rasio roda gigi majemuk membantu para insinyur menciptakan keuntungan mekanis yang lebih besar sekaligus meminimalkan ruang yang dibutuhkan.

T: Mengapa Anda mungkin menyertakan rangkaian roda gigi dalam sebuah rakitan? Apakah itu meningkatkan torsi atau kecepatan?
A: Rangkaian roda gigi membantu mentransfer daya tetapi tidak meningkatkan torsi atau kecepatan lebih dari rasio antara roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan di ujung rangkaian.

Para siswa akan kembali memikirkan hal ini di halaman bagian Penerapan tentang Mendesain Robot Kompetisi untuk Torsi atau Kecepatan. Untuk bacaan lebih lanjut, ada artikel Perpustakaan VEX tentang Cara Menggunakan Rasio Gigi Sederhana. Artikel ini ditulis dalam konteks robot VEX V5, tetapi konsep-konsepnya juga berlaku untuk desain robot VEX IQ.

<  Kembali Kembali ke Lab Berikutnya  >