Mokytojo įrankių rinkinys
-
Šio skyriaus tikslas
Šios STEM laboratorijos „Play“ skyrius supažindins studentus su pavaromis ir jų paskirtimi. Šiame pirmame puslapyje bus pristatyti tokie terminai kaip: tinklinės pavaros, varomoji pavara, varomoji pavara, pavarų santykis, mechaninis pranašumas ir galios perdavimas. Kitame puslapyje bus apžvelgta MAD konstrukcija Dėžė, jos pavarų skaičiai ir mechaniniai sukimo momento arba greičio pranašumai, kuriuos sukuria tie santykiai. Kitame puslapyje apskaičiuojamas viso MAD perdavimo skaičius Dėžutės konstrukcija.
Gali būti gera idėja perskaityti pirmąjį puslapį kaip klasė, o tada paprašyti mokinių grupių perskaityti antrąjį puslapį. Kiekvienas mokinys turėtų skaityti kartu.
Jei mokiniai dirba grupėse po tris, mokiniams gali būti paskirtas vienas iš trijų vaidmenų:
1) Konstravimo ekspertas: Šis mokinys kūrimo instrukcijose suranda konstravimo žingsnį ir nurodo, kur baigtoje konstrukcijoje yra šios pavaros.
2) Skaičiuoklė: Šis mokinys atlieka pavarų skaičiaus skaičiavimus.
3) Diktofonas: Šis mokinys patikrina skaičiuotuvo matematiką, interpretuoja, ką reiškia pavaros santykis, ir užtikrina, kad komanda visą savo darbą įrašytų į savo inžinerijos bloknotą.
Jei mokinių grupėse yra daugiau nei trys mokiniai, keli mokiniai gali būti atsakingi už tą patį vaidmenį. Jei grupėse yra mažiau nei trys, tas pats mokinys gali atlikti kelis vaidmenis.
Spustelėkite čia (Google Doc / .docx / .pdf ) , jei norite rasti bendradarbiavimo rubriką, arba spustelėkite čia (Google Doc / .docx / .pdf) , jei norite naudoti grupę inžinerijos sąsiuvinio rubrika. Taip pat yra individualaus inžinerinio bloknoto rubrika, spustelėkite čia (Google Doc / .docx / .pdf ) . Bet kokios rubrikos, kurios bus naudojamos balams skaičiuoti, turėtų būti pasidalintos su studentais ir paaiškintos jiems prieš pradedant darbą.
Pavaros
Krumpliaračiai atrodo kaip diskai su dantukais aplink kraštus. Svarbu pastebėti, kad jų dantys yra vienodai išdėstyti, nes krumpliaračiai veikia sujungdami dantis, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Kai viena pavara sukasi, ji sukasi kitą, nes jų dantys yra išdėstyti vienas tarp kito, o tai žinoma kaip tinklelis.
Krumpliaračiai paprastai montuojami arba sujungiami su kitomis dalimis velenu arba pagrindu. Taigi krumpliaračiai naudojami sukamajam judesiui arba galiai perduoti iš vieno veleno į kitą. Velenas paprastai yra pavaros centre. Viršuje esančiame VEX IQ Gears paveikslėlyje centrinė skylė, per kurią praleidžiamas velenas, yra kvadratinė, nes IQ velenai yra kvadratiniai.
Vienas iš pagrindinių būdų apibrėžti pavarą yra dantų skaičius.
Mokytojo patarimai
Tai gali padėti nukreipti mokinius į plakatą „VEX IQ Parts“ ir priversti juos pastebėti, kad į „Super Kit“ įtrauktos pavaros pavadintos pagal jų dantų skaičių (60, 36 ir 12 dantų pavarų). Jei mokinius glumina krumpliaračių montavimas ant velenų, jie gali būti nukreipti pažiūrėti MAD Dėžės konstrukcija ir atkreipkite dėmesį, kad visos konstrukcijos pavaros buvo pastatytos ant velenų jų centruose.
Tinklinės pavaros
Sujungus dvi pavaras, viena pavara sukasi kitą. Pavara, kuri pirmiausia sukasi, vadinama važiavimo pavara. Vairavimo pavara gali būti laikoma įvesties tipu. Pavara, kuri sukama pirmąja pavara, vadinama varoma pavara. Todėl varomoji pavara yra išvestis.
Žiūrėkite toliau pateiktą animaciją, kad pamatytumėte, kaip veikia tinklinės pavaros.
Turėjote pastebėti, kad varomoji ir varomoji pavara sukasi priešingomis kryptimis. Jie turi suktis priešingomis kryptimis, nes jų dantys yra sujungti ir sukasi savo centruose.
Pavarų skaičius
Pavaros santykis yra įvesties (varomoji pavara) ir išėjimo (varomoji pavara) palyginimas ir apskaičiuojamas atsižvelgiant į kiekvieno tinklelio krumpliaračio dantų skaičių.
Aukščiau pateiktame pavyzdyje varomoji pavara (įvestis) ir varomoji pavara (išvestis) turi 60 dantų.
Čia yra pavaros santykio skaičiavimo formulė:
Panaudokime aukščiau pateiktų dviejų 60 dantų pavarų pavyzdį, nes tai paprastas koeficiento skaičiavimas.
Šių dviejų tinklinių pavarų perdavimo santykis yra 1:1, o tai reiškia, kad kiekvieną kartą, kai varomoji pavara (įvestis) apsisuka vienu pilnu apsisukimu, varomoji pavara (išvestis) taip pat apsisuka vienu pilnu apsisukimu.
Mokytojo patarimai
Įsitikinkite, kad mokiniai atpažintų, kokie koeficientai yra iš šios ar kitos klasės. Paprasčiau tariant, santykis yra dviejų skaičių palyginimo teiginys.
Taip pat įsitikinkite, kad mokiniai suprastų, kaip sumažinti trupmenas dalijant skaitiklį ir vardiklį iš tos pačios sumos.
Mechaninis pranašumas
Kai sujungiamos dvi ar daugiau pavarų, sukuriamas mechaninis pranašumas.
Mechaninis pranašumas apibrėžiamas kaip įvesties jėgos pasikeitimas mašinos viduje. Pokytį galima išmatuoti lyginant įvestį ir išvestį.
Aukščiau pateiktame pavyzdyje įvesties ir išvesties santykis yra 1:1, todėl gali atrodyti, kad mechaninio pranašumo nėra, bet iš tikrųjų yra. Mechaninis pranašumas, kai dvi pavaros yra vienodo dydžio, vadinamas galios perdavimu, nes varomoji pavara ir jos velenas sukasi taip pat, kaip ir varomoji pavara ir jos velenas. Taigi varomoji pavara (įvestis) perdavė visą savo galią varomajai pavarai (išvestis).
Kitoje veikloje peržiūrėsite savo MAD Sukurkite dėžę ir apskaičiuos bei išbandys mechaninius greičio ir sukimo momento pranašumus.
Kasdieniame gyvenime praplėskite mokymąsi
Daugelis mechaninių įrenginių naudoja pavaras. Skaitmeniniame amžiuje jų gali būti mažiau, bet mokiniai turėtų sugebėti atpažinti bent penkis įrenginius, kuriuose naudojama pavara. Jie taip pat gali ištirti įrankius prieš įjungdami elektrą. Tada mokiniai turėtų paaiškinti, kaip kiekvienas naudoja pavaras ir kokia (-os) pavarų sistemos funkcija (-os).
Štai keletas pavyzdžių:
-
Daugelis dviračių naudoja pavaras, kad vairuotojas galėtų greičiau arba su didesne jėga perjungti pavaras.
-
Rankiniai maišytuvai virtuvėje prieš įjungdami elektrą naudojo pavaras, kad vartotojas galėtų pasukti rankeną viena kryptimi (pvz., aukštyn ir žemyn), o maišytuvo plaktuvus suktų kita kryptimi (pvz., pirmyn ir atgal). ingredientų dubenėlį.
-
Vandens malūnai taip pat naudojo krumpliaračius, kad pakeistų jėgos kryptį perduodant energiją. Vanduo suktų turbiną (vandens ratą), kuri suktų krumpliaračius, perduodama galią į gamyklą, kurioje ji buvo naudojama gaminiams frezuoti, valcuoti ar plaktyti.