Stap 1: GEK Box's stap 2: versnellingen met 12 en 36 tanden

In stap 2 van de bouwinstructies zat het tandwiel met 12 tanden al op de as die de MAD verbond Het handvat van Box aan die kant van de constructie.

• Build Expert, zoek die kant van de MAD Box en laat het aan je teamgenoten zien. Demonstreer vervolgens dat wanneer aan de hendel wordt gedraaid, de as het tandwiel met 12 tanden (aandrijftandwiel - invoer) laat draaien, en vervolgens het tandwiel met 36 tanden (aangedreven tandwiel - uitvoer) laat draaien dat in deze stap van de bouw wordt toegevoegd.

• Wat is de overbrengingsverhouding van deze twee versnellingen?

• Rekenmachine, bereken de onderstaande vergelijking en laat de recorder deze controleren.

De verhouding van 3:1 vertelt ons dat het aandrijvende tandwiel met 12 tanden drie keer moet draaien om het tandwiel met 36 tanden eenmaal te kunnen draaien.
Dat leidt tot een mechanisch voordeel van koppel. Wat is koppel?

Koppel is een mechanisch voordeel dat de output van het aangedreven tandwiel of de machine krachtiger maakt. In dit geval de MAD Box had drie keer zoveel input als output, waardoor hij krachtiger was.

• Recorder, zorg ervoor dat u aantekeningen toevoegt aan het technische notitieboekje over het mechanische voordeel van koppel binnen de MAD Doos.

Stap 2: GEK Box's stap 10: versnellingen met 36 en 12 tanden

In stap 10 van de bouwinstructies de andere kant van de MAD Box was aangesloten. Het had een tandwiel met 36 tanden op de as met het handvat.

• Build Expert, zoek die kant van de MAD Verpak het in en laat het aan de groep zien. Demonstreer vervolgens dat wanneer aan de hendel wordt gedraaid, de as het tandwiel met 36 tanden (aangedreven tandwiel - invoer) laat draaien, en vervolgens het tandwiel met 12 tanden (aangedreven tandwiel - uitvoer).

• Wat is de overbrengingsverhouding van deze twee versnellingen?

• Rekenmachine, zoek de onderstaande vergelijking uit en laat de recorder dit controleren.

De verhouding van 1:3 vertelt ons dat het rijdende tandwiel met 36 tanden slechts één keer hoeft te draaien om het tandwiel met 12 tanden drie keer te laten draaien.
Dat leidt tot een mechanisch voordeel van snelheid.

Snelheid is een mechanisch voordeel dat de output van het aangedreven tandwiel of de machine sneller maakt. In dit geval de MAD Box heeft drie keer zoveel output als input-rotaties, waardoor hij sneller is.

• Recorder, zorg ervoor dat u aantekeningen toevoegt aan het technische notitieboekje over het mechanische voordeel van snelheid binnen de MAD Doos.

Stap 3: GEK Box's samengestelde overbrengingsverhoudingen

• Build Expert, draai langzaam aan de hendel die is verbonden met het 36-tandwiel en laat de groep kijken hoe snel de andere hendel draait.

• Recorder legt, na het lezen van de onderstaande beschrijving, uit wat een samengestelde overbrengingsverhouding is in het technische notitieboekje.

De overbrengingsverhouding voor het tandwiel met 36 tanden en het tandwiel met 12 tanden was 1:3 met het mechanische voordeel van snelheid. Maar als je eenmaal aan de hendel van het 36-tands tandwiel draait, draait de andere hendel ruim drie keer.

Dat komt omdat de MAD Box gebruikt een samengestelde overbrengingsverhouding van . De MAD De samengestelde overbrengingsverhouding van Box wordt gecreëerd doordat 36 tanden en 12 tanden dezelfde assen delen.

Een samengestelde overbrengingsverhouding vermenigvuldigt het mechanische voordeel van snelheid of koppel binnen een mechanisme.

De rode pijlen in de afbeelding hierboven tonen de assen met zowel 36 tanden als 12 tanden. Die assen verbinden de eerste, tweede en derde overbrengingsverhoudingen met elkaar. Wanneer de as draait, draaien zowel de tandwielen met 12 tanden als de tandwielen met 36 tanden op de as.

Dit vermenigvuldigt het mechanische voordeel dat door elke overbrengingsverhouding wordt gecreëerd, omdat ze zijn verbonden in een samengestelde overbrengingsverhouding.

De MAD Box heeft twee samengestelde overbrengingsverhoudingen omdat je hem aan beide kanten input kunt geven: de ene leidt tot een koppelvoordeel en de andere leidt tot een snelheidsvoordeel.

Om de samengestelde overbrengingsverhouding aan één kant van de MAD te berekenen Box, we moeten de drie overbrengingsverhoudingen in de build vinden van die input naar de output, en ze dan met elkaar vermenigvuldigen.

• Build Expert, vind de kant van de MAD Vak waar de invoerhendel het tandwiel met 36 tanden draait en aan de groep laat zien. Tip: Het is het handvat onderaan de afbeelding hierboven. Wijs in de build aan om te bekijken waar de drie overbrengingsverhoudingen te vinden zijn.

• Vergeet niet dat alle aandrijftandwielen 36 tandtandwielen zijn en dat alle aangedreven tandwielen 12 tandtandwielen zijn.

• Rekenmachine en recorder, vul de onderstaande vergelijkingen in en controleer ze:

• Het hele team moet proberen de volgende vragen te beantwoorden: Wat betekent de samengestelde overbrengingsverhouding van 1:27? Als de hendel met het 36-tandwiel één keer wordt gedraaid, hoeveel omwentelingen van de andere hendel moeten er dan zijn?

• De Recorder moet de beste antwoorden van het team ordenen en deze in het technische notitieboekje schrijven.

Stap 4: De MAD Box's samengestelde overbrengingsverhouding voor koppel

• Build Expert, vind de kant van de MAD Vak waar de invoerhendel het tandwiel met 12 tanden laat draaien en aan de groep laat zien. Hint: Het is de andere kant van de MAD Box zoals u hierboven gebruikte. Wijs erop dat bij gebruik van deze invoerhendel alle aandrijftandwielen 12 tandtandwielen zijn en dat alle aangedreven tandwielen 36 tandtandwielen zijn.

• Rekenmachine en recorder, vul de onderstaande vergelijkingen in en controleer ze:

• Het hele team moet proberen de volgende vragen te beantwoorden: Wat is de samengestelde overbrengingsverhouding en wat betekent dit? Hoe vaak draai je de hendel met het 12-tands tandwiel om de andere hendel één keer te draaien?

• De Recorder moet de beste antwoorden van het team ordenen en deze in het technische notitieboekje schrijven.

Stap 5: Denken aan de MAD Het ontwerp van de doos

Waarom zijn de MAD niet? Box's zes versnellingen allemaal op één rij?

Een ontwerp waarbij alle tandwielen in een lijn in elkaar grijpen, wordt een tandwieltreingenoemd. De afbeelding hierboven toont de MAD De tandwielen van Box als tandwieltrein.

Een tandwieltrein als deze heeft maar één overbrengingsverhouding en het is en niet een samengestelde overbrengingsverhouding. De verhouding is 1:3 of 3:1, afhankelijk van of de eerste of de laatste versnelling de aandrijfversnelling is. Alleen de maten van de eerste en laatste versnelling in deze tandwielreeks zijn van belang voor de overbrengingsverhouding.

De tandwielen tussen het eerste en het laatste tandwiel worden tussentandwielengenoemd. Ze verhogen het vermogen of de snelheid niet. Vrijlopende tandwielen veranderen alleen de draairichting.

Waarom was de MAD niet? Doos ontworpen met slechts twee versnellingen: een klein tandwiel en een tandwiel met 27 keer meer tanden?

De samengestelde overbrengingsverhouding van de MAD Doos is 1:27 of 27:1. Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom het niet is ontworpen met slechts twee versnellingen: het tandwiel met 12 tanden en een tandwiel met 324 tanden. Dat zou hebben geleid tot een overbrengingsverhouding van 1:27 of 27:1.

Er zijn twee redenen waarom de MAD Box is niet ontworpen met een tandwiel met 324 tanden.

De eerste reden is dat er geen VEX Plastic 324-tandwiel bestaat. Het grootste tandwiel in de set is een tandwiel met 60 tanden. Wanneer ingenieurs ontwerpen ontwerpen, moeten ze rekening houden met welke materialen beschikbaar zijn en een tandwiel met 324 tanden was niet beschikbaar.

De tweede reden is dat een tandwiel met 324 tanden, indien beschikbaar, erg groot zou zijn. Een uitrusting van dat formaat zou de constructie moeilijk hanteerbaar maken. De samengestelde overbrengingsverhouding is logischer voor het ontwerpen van een draagbaar apparaat. Wanneer ingenieurs ontwerpen ontwerpen, moeten ze rekening houden met hoe het apparaat door consumenten zal worden gebruikt.