ステップ 1: MAD Box のステップ 2: 12 歯および 36 歯のギア

組み立て説明書のステップ 2 で、12 歯ギアはすでに MAD を接続するシャフト上にありました。 ビルドのその側にあるボックスのハンドル。

• ビルド エキスパート、MAD のそっち側を見つけてください 箱に入れてチームメイトに見せましょう。 次に、ハンドルを回すとシャフトが 12 歯のギア (駆動ギア - 入力) を回転させ、それが次にビルドのこのステップで追加される 36 歯のギア (駆動ギア - 出力) を回転させることを示します。

• この 2 つのギアのギア比は何ですか?

• 電卓、以下の方程式を計算し、レコーダーにチェックしてもらいます。

3:1 の比率は、36 歯のギアを 1 回転させるために、駆動する 12 歯のギアを 3 回転させる必要があることを示しています。
これにより、 トルクの機械的利点が生じます。 トルクとは何ですか？

トルクは、被駆動ギアまたは機械の出力をより強力にする機械的な利点です。 この場合、MAD Box には出力の 3 倍の入力があり、より強力になりました。

• 記録者、MAD 内のトルクの機械的利点に関するメモをエンジニアリング ノートに必ず追加してください。 箱。

ステップ 2: MAD Box のステップ 10: 36 歯および 12 歯のギア

組み立て説明書のステップ 10 で、MAD の反対側 ボックスが接続されました。 ハンドル付きシャフトには36歯のギアがありました。

• ビルド エキスパート、MAD のそっち側を見つけてください ボックスに入れてグループに見せます。 次に、ハンドルを回すとシャフトが 36 歯のギア (駆動ギア - 入力) を回転させ、それが次に 12 歯のギア (駆動ギア - 出力) を回転させることを示します。

• この 2 つのギアのギア比は何ですか?

• 電卓は、以下の方程式を計算し、それをレコーダーにチェックさせます。

1:3 の比率は、駆動側の 36 歯ギアが 1 回転するだけで、12 歯ギアが 3 回転することを示しています。
これにより、速度 の機械的利点が得られます。

速度は、被駆動ギアまたは機械の出力を速くする機械的な利点です。 この場合、MAD Box は入力回転の 3 倍の出力を持ち、高速になります。

• 記録者、MAD 内での速度の機械的利点に関するメモをエンジニアリング ノートに必ず追加してください。 箱。

ステップ 3: MAD ボックスの複合ギア比

• ビルド エキスパート、36 歯ギアに接続されているハンドルをゆっくりと回し、もう一方のハンドルがどのくらいの速さで回転するかをグループに観察させます。

• 記録者は、以下の説明を読んだ後、エンジニアリングノートで複合ギア比とは何かを説明してください。

12 歯ギアを回転させる 36 歯ギアのギア比は 1:3 で、速度の機械的利点が得られました。 しかし、36 歯ギアに接続されているハンドルを 1 回回すと、もう一方のハンドルは 3 回以上回転します。

それはMADだからです ボックスは 複合ギア比を使用します。 MAD Box の複合ギア比は、36 歯ギアと 12 歯ギアが同じシャフトを共有することによって作成されます。

複合ギア比は、機構内の速度またはトルクの機械的利点を何倍にも高めます。

上の画像の赤い矢印は、36 歯と 12 歯の両方のギアを備えたシャフトを示しています。 これらのシャフトは、1 速、2 速、3 速のギア比を相互に接続します。 シャフトが回転すると、シャフト上の 12 歯ギアと 36 歯ギアの両方が回転します。

これにより、各ギア比が複合ギア比に接続されるため、各ギア比によって生み出される機械的利点が倍増します。

MAD ボックスには 2 つの複合ギア比があり、どちらの側でも入力を与えることができるため、1 つはトルクの利点につながり、もう 1 つは速度の利点につながります。

MAD の片側の複合ギア比を計算するには ボックス、ビルド内の入力から出力までの 3 つのギア比を見つけて、それらを互いに乗算する必要があります。

• ビルド エキスパート、MAD の側面を見つけてください 入力ハンドルが 36 歯の歯車を回すボックスを作成し、グループに見せます。 ヒント: 上の画像の下部にあるハンドルです。 ビルド内で 3 つのギア比がどこにあるかを確認するために指摘してください。

• すべての駆動ギアは 36 歯のギアであり、すべての従動ギアは 12 歯のギアであることに注意してください。

• 電卓とレコーダー、以下の方程式を完成させて確認してください。

• チーム全体が次の質問に答えるように努める必要があります: 1:27 の複合ギア比は何を意味しますか? 36歯ギアのハンドルを1回回すと、もう一方のハンドルは何回転すればよいでしょうか？

• 記録者はチームの最良の回答を整理し、エンジニアリング ノートに書き込む必要があります。

ステップ 4: MAD ボックスのトルクのための複合ギア比

• ビルド エキスパート、MAD の側面を見つけてください 入力ハンドルが 12 歯の歯車を回転させるボックスを作成し、グループに見せます。 ヒント: MAD の反対側です 上で使用したのと同じボックス。 この入力ハンドルを使用する場合、駆動ギアはすべて 12 歯ギアであり、従動ギアはすべて 36 歯ギアであることに注意してください。

• 電卓とレコーダー、以下の方程式を完成させて確認してください。

• チーム全体で次の質問に答える必要があります: 複合ギア比とは何ですか? それは何を意味しますか? 12 歯のギアのハンドルを 1 回回すには、もう一方のハンドルを何回回す必要がありますか?

• 記録者はチームの最良の回答を整理し、エンジニアリング ノートに書き込む必要があります。

ステップ 5: MAD について考える ボックスのデザイン

なぜMADではないのか ボックスの 6 つのギアはすべて 1 列に並んでいますか?

すべての歯車が一列に噛み合う設計は、 歯車列と呼ばれます。 上の画像は MAD を示しています 歯車列としてのボックスの歯車。

このようなギアトレインにはギア比が 1 つしかなく、複合ギア比は ではなく です。 最初のギアが駆動ギアであるか最後のギアが駆動ギアであるかに応じて、比率は 1:3 または 3:1 になります。 この歯車列の最初と最後の歯車のサイズのみが歯車比に関係します。

最初のギアと最後のギアの間にあるギアは、 アイドラーギアと呼ばれます。 パワーやスピードは向上しません。 アイドラギアは回転方向を変えるだけです。

なぜMADではなかったのか 小さなギアと 27 倍の歯数のギアの 2 つのギアだけで設計されたボックス?

MADの複合ギア比 ボックスは 1:27 または 27:1 です。 なぜ 12 歯ギアと 324 歯ギアの 2 つのギアだけを使用して設計しなかったのか疑問に思われるかもしれません。 そうすれば、ギア比は 1:27 または 27:1 になります。

 

MAD が発生する理由は 2 つあります。 ボックスは 324 歯のギアを使用して設計されていませんでした。

第一の理由は、VEX プラスチック 324 歯ギアが存在しないことです。 キット内の最大のギアは 60 歯ギアです。 エンジニアがビルドを設計するときは、利用可能な材料を考慮する必要がありますが、324 歯のギアは利用できませんでした。

2 番目の理由は、324 歯のギアが利用可能であれば、非常に大きくなるということです。 そのサイズのギアを使用すると、ビルドの扱いが難しくなります。 複合ギア比は、ハンドヘルド デバイスの設計に適しています。 エンジニアがビルドを設計するときは、消費者がデバイスをどのように使用するかを考慮する必要があります。