Menerapkan Gear pada Build Ini
Langkah 1: Roda Gigi dalam Satu Lapisan Rakitan Kotak Roda Gigi V5
Pada setiap lapisan kotak roda gigi, Anda menyatukan roda gigi 12 gigi dengan roda gigi 60 gigi. Perhatikan bahwa roda gigi 60 ada pada poros yang berputar saat Anda memutar pelat pengunci poros. Ketika roda gigi 60 berputar, maka roda gigi 12 juga ikut berputar. Artinya pada sisi kotak roda gigi ini, roda gigi 60 gigi merupakan roda gigi penggerak dan roda gigi 12 gigi merupakan roda gigi yang digerakkan. Temukan tiga lokasi pada bangunan tempat roda gigi 60 gigi menggerakkan roda gigi 12 gigi. Petunjuk: Penting untuk memperhatikan poros mana yang Anda putar. Anda dapat menggunakan Shaft Collar yang diperpanjang ke roda atau bagian lain yang terkunci poros agar lebih mudah.
Karena ada 5 kali lebih banyak gigi pada roda gigi yang lebih besar, rasio roda gigi kita adalah 5:1, yang berarti setiap 5 putaran roda gigi yang lebih kecil, roda gigi yang lebih besar akan berputar 1 kali.
Kotak Peralatan Guru
Siswa diminta untuk menemukan tiga lokasi di mana roda gigi 60 gigi menggerakkan roda gigi 12 gigi. Roda gigi 60 gigi mudah dikenali pada rancangannya. Setiap roda gigi 60 dalam rancangan tersebut menggerakkan roda gigi 12, tetapi hanya saat Anda memutar poros yang memutar roda gigi 60. Poros lainnya memutar roda gigi 12 gigi yang kemudian menggerakkan roda gigi 60 gigi.
Langkah 2: Menggunakan Gigi yang Lebih Besar sebagai Input untuk Meningkatkan Kecepatan
Menggunakan roda gigi 60 untuk menggerakkan kecepatan roda gigi 12 gigi di sekitar poros. Dalam contoh di atas, kita memutar atau menggerakkan roda gigi besar. Untuk setiap 1 putaran pada roda gigi penggerak yang lebih besar, roda gigi yang lebih kecil harus berputar sebanyak 5 kali penuh. Artinya, roda gigi yang lebih kecil akan berputar 5 kali lebih cepat daripada roda gigi yang lebih besar, karena rasio roda gigi 5:1. Ini dikenal sebagai rasio gigi tinggi; rasionya lebih tinggi dari 1:1.
Langkah 3: Menggunakan Gigi yang Lebih Kecil sebagai Input untuk Meningkatkan Torsi
Torsi adalah ukuran seberapa keras Anda memutar sesuatu pada titik pusat. Anda dapat menghitungnya dengan mengalikan gaya dorongan dengan seberapa jauh jarak dorongan tersebut dari titik pusat. Karena gigi pada roda gigi penggerak yang lebih kecil berada dekat dengan bagian tengah, maka gigi tersebut mendorong dengan kekuatan lebih besar untuk jumlah torsi yang sama. Pada saat yang sama, gigi roda gigi yang digerakkan berada jauh dari titik pusat, sehingga jumlah gaya yang sama menciptakan torsi yang lebih besar.
Jika Anda memiliki roda gigi penggerak yang lebih besar, torsi yang perlu Anda terapkan pada poros jauh lebih tinggi daripada jika Anda menggerakkan roda gigi yang lebih kecil. Karena kita dapat memasang beberapa roda gigi pada poros yang sama, kita dapat mengatur jumlah gaya dari torsi yang sama, sehingga menghasilkan torsi yang lebih tinggi pada setiap sambungan. Rasio gigi yang dihasilkan dari setiap tahap Gear Box V5 kami adalah 1:5, rasio gigi yang rendah. Roda gigi penggerak harus berputar lebih jauh untuk menggerakkan roda gigi yang digerakkan, tetapi hal ini akan membuat roda gigi yang digerakkan mendorong lebih keras.
Memotivasi Diskusi
Dua langkah sebelumnya memberikan informasi penting. Diskusi ini hendaknya berfungsi sebagai ringkasan sederhana dari informasi tersebut.
T:Bila roda gigi penggerak lebih besar daripada roda gigi yang digerakkan, apakah roda gigi yang digerakkan mempunyai kecepatan lebih besar atau torsi lebih besar? Mengapa?
A:Roda gigi yang digerakkan memiliki kecepatan lebih tinggi karena berputar beberapa kali selama satu putaran roda gigi penggerak yang lebih besar.
T:Bila roda gigi penggerak lebih kecil daripada roda gigi yang digerakkan, apakah roda gigi yang digerakkan mempunyai kecepatan lebih besar atau torsi lebih besar? Mengapa?
A:Roda gigi yang digerakkan memiliki torsi lebih besar karena gigi roda gigi yang digerakkan lebih jauh dari titik pusatnya dibandingkan gigi roda gigi penggerak dari titik pusatnya.
Langkah 4: Mengalikan Keuntungan Mekanis
Setiap tahap memiliki rasio roda gigi 5:1, jadi kita dapat mengalikannya bersama-sama untuk membuat 5x5x5:1x1x1, atau rasio 125:1 antara poros input dan output. Artinya, jika Anda memutar poros roda gigi tinggi 1 kali hingga penuh, poros keluaran akan berputar 125 kali! Di sisi lain, jika Anda menerapkan beberapa torsi pada poros roda gigi rendah, poros keluaran akan mengeluarkan torsi 125 kali lebih tinggi, tetapi akan melakukannya dengan sangat lambat.
Coba putar poros roda gigi tinggi tanpa hambatan. Seberapa cepat poros keluaran berputar?
Coba putar poros roda gigi rendah sambil menahan poros keluaran. Bisakah Anda menghentikan poros keluaran agar tidak berputar?
Tips Guru
-
Instruksikan siswa untuk memutar poros gigi rendah. Beberapa siswa mungkin kesulitan memutarnya karena besarnya torsi yang dihasilkan oleh rasio roda gigi majemuk.
-
Minta siswa untuk memutar poros roda gigi tinggi. Hasilnya adalah poros roda gigi rendah berputar pada kecepatan yang jauh lebih cepat.
-
Jelaskan bahwa perilaku mesin ini disebabkan oleh rasio roda gigi gabungan yang ekstrem yaitu 125:1.
-
Tekankan bahwa rasio roda gigi majemuk umumnya digunakan apabila keuntungan mekanis yang dibutuhkan lebih besar daripada yang dapat dicapai oleh rasio roda gigi tunggal.
Perluas Pembelajaran Anda
Untuk memperluas aktivitas ini, gunakan informasi dalam lab ini dan rumus di bawah ini untuk menghitung kecepatan keluaran dan torsi keluaran dari rasio roda gigi tertentu.
Rumus:
Reduksi Gigi = Gigi Roda Gigi Penggerak / Gigi Roda Gigi Penggerak
Torsi Keluaran = Torsi Masukan x Reduksi Gigi
Kecepatan Keluaran = Kecepatan Masukan / Reduksi Gigi
Gunakan rasio yang dapat dibuat dalam VEX V5 Classroom Super Kit.
Contoh:
Rasio Gigi = 60:12 atau 5:1
Reduksi Gigi = Gigi Roda Gigi Penggerak / Gigi Roda Gigi Penggerak = 12 / 60 = 0,2
Torsi Keluaran = Torsi Masukan x Reduksi Gigi = 1,5 Nm x 0,2 = 0,3 Nm
Kecepatan Keluaran = Kecepatan Masukan / Reduksi Gigi = 100 RPM / 0,2 = 500 RPM