Menerapkan Perlengkapan pada Rakitan Ini
Langkah 1: Roda Gigi dalam Satu Lapisan pada Konstruksi Kotak Gigi V5
Di setiap lapisan kotak roda gigi, Anda memasangkan roda gigi 12 gigi dengan roda gigi 60 gigi. Perhatikan bahwa roda gigi 60 gigi berada pada poros yang berputar saat Anda memutar pelat pengunci poros. Ketika roda gigi 60 gigi berputar, ia memutar roda gigi 12 gigi. Itu berarti bahwa di sisi gearbox ini, roda gigi 60 gigi adalah roda gigi penggerak dan roda gigi 12 gigi adalah roda gigi yang digerakkan. Temukan tiga lokasi pada konstruksi tersebut di mana roda gigi 60 gigi menggerakkan roda gigi 12 gigi. Petunjuk: Penting untuk mengetahui poros mana yang Anda putar. Anda dapat menggunakan Shaft Collar yang diperpanjang ke roda atau bagian lain yang terkunci pada poros untuk mempermudahnya.
Karena terdapat 5 kali lebih banyak gigi pada roda gigi yang lebih besar, rasio roda gigi kita adalah 5:1, artinya setiap 5 putaran roda gigi yang lebih kecil, roda gigi yang lebih besar akan berputar 1 kali.
Kotak Peralatan Guru
Para siswa diminta untuk menemukan tiga lokasi di mana roda gigi 60 gigi menggerakkan roda gigi 12 gigi. Roda gigi 60 gigi mudah dikenali dalam konstruksinya. Setiap roda gigi 60 gigi dalam rangkaian tersebut menggerakkan roda gigi 12 gigi, tetapi hanya ketika Anda memutar poros yang memutar roda gigi 60 gigi tersebut. 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 gigi untuk menggerakkan roda gigi 12 gigi dengan kecepatan putaran di sekitar poros. Pada contoh di atas, kita sedang memutar atau menggerakkan roda gigi besar. Untuk setiap 1 putaran roda gigi penggerak yang lebih besar, roda gigi yang lebih kecil harus berputar sebanyak 5 kali putaran penuh. Ini berarti bahwa 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 di sekitar titik pusat. Anda dapat menghitungnya dengan mengalikan gaya dorongan dengan jarak dorongan tersebut dari titik pusat. Karena gigi pada roda gigi penggerak yang lebih kecil berada dekat dengan pusat, gigi tersebut mendorong dengan gaya yang lebih besar untuk jumlah torsi yang sama. Pada saat yang sama, gigi roda gigi yang digerakkan berada jauh dari titik tengah, sehingga jumlah gaya yang sama menghasilkan torsi yang lebih besar.
Jika Anda memiliki roda gigi penggerak yang lebih besar, torsi yang perlu Anda berikan 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 menyesuaikan jumlah gaya dari torsi yang sama, sehingga menghasilkan torsi yang lebih tinggi pada setiap mata rantai. 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 itu akan membuat roda gigi yang digerakkan mendorong lebih keras.
Mendorong Diskusi
Dua langkah sebelumnya telah memberikan informasi penting. Diskusi ini bertujuan untuk memberikan rangkuman sederhana dari informasi tersebut.
Q:Ketika roda gigi penggerak lebih besar daripada roda gigi yang digerakkan, apakah roda gigi yang digerakkan memiliki kecepatan atau torsi yang 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.
Q:Ketika roda gigi penggerak lebih kecil daripada roda gigi yang digerakkan, apakah roda gigi yang digerakkan memiliki kecepatan atau torsi yang lebih besar? Mengapa?
A:Gigi yang digerakkan memiliki torsi lebih besar karena gigi gigi yang digerakkan lebih jauh dari titik tengahnya dibandingkan gigi gigi penggerak dari titik tengahnya.
Langkah 4: Mengalikan Keuntungan Mekanis
Setiap tahap memiliki rasio roda gigi 5:1, jadi kita dapat mengalikannya bersama untuk membuat rasio 5x5x5:1x1x1, atau 125:1 antara poros input dan output. Itu artinya jika Anda memutar poros dengan gigi tinggi sebanyak 1 kali sepenuhnya, poros keluaran akan berputar sebanyak 125 kali! Di sisi lain, jika Anda memberikan torsi pada poros dengan gigi rendah, poros keluaran akan menghasilkan torsi 125 kali lebih tinggi, tetapi akan melakukannya dengan sangat lambat.
Cobalah memutar poros dengan gigi tinggi tanpa hambatan. Seberapa cepat poros keluaran berputar?
Coba putar poros dengan gigi rendah sambil memegang poros keluaran. Bisakah Anda menghentikan putaran poros keluaran?
Tips untuk Guru
-
Instruksikan siswa untuk memutar poros roda gigi rendah. Beberapa siswa mungkin kesulitan memutarnya karena torsi yang sangat besar yang dihasilkan oleh rasio roda gigi majemuk.
-
Mintalah siswa untuk memutar poros roda gigi tinggi. Hasilnya, poros dengan rasio gigi rendah akan berputar dengan kecepatan yang jauh lebih cepat.
-
Jelaskan bahwa perilaku mesin ini disebabkan oleh rasio roda gigi majemuk yang ekstrem yaitu 125:1.
-
Tekankan bahwa rasio roda gigi majemuk umumnya digunakan ketika 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-rumus di bawah ini untuk menghitung kecepatan keluaran dan torsi keluaran dari rasio roda gigi tertentu.
Rumus:
Rasio Gigi = Jumlah Gigi yang Digerakkan / Jumlah Gigi yang Digerakkan
Torsi Keluaran = Torsi Masukan x Rasio Gigi
Kecepatan Keluaran = Kecepatan Masukan / Rasio Gigi
Gunakan rasio yang dapat dibuat di dalam VEX V5 Classroom Super Kit.
Contoh:
Rasio Gigi = 60:12 atau 5:1
Reduksi Gigi = Jumlah Gigi yang Digerakkan / Jumlah Gigi yang Digerakkan = 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