Adım 1: MAD Kutunun Adım 2: 12 ve 36 Dişlileri
Yapım Talimatlarının 2. Adımında, 12 Dişli Dişli zaten MAD'i bağlayan şaftın üzerindeydi Yapının o tarafındaki kutunun tutacağı.
-
İnşaat Uzmanı, MAD'in o tarafını bulun Kutulayın ve takım arkadaşlarınıza gösterin. Daha sonra, bu kol döndürüldüğünde şaftın 12 Dişliyi (tahrik dişlisi - giriş) döndürdüğünü, bunun da daha sonra yapının bu adımında eklenen 36 Dişliyi (tahrikli dişli - çıkış) döndürdüğünü gösterin.
-
Bu iki vitesin dişli oranı nedir?
-
Hesap makinesi, aşağıdaki denklemi bulun ve Kaydediciye kontrol ettirin.
Öğretmen Araç Kutusu - Çözüm
Gruptaki Hesap Makinesi ve Kaydedici, hesaplamanın aşağıdaki şekilde tamamlanması gerektiğini kabul etmelidir:
-
İlk kesir 36/12 olmalıdır.
-
İkinci kesir 3/1 olmalıdır.
Yine öğrencilerin pay ve paydayı aynı sayıya bölerek kesirleri nasıl azaltacaklarını anlamalarını sağlayın.
3:1 oranı bize, tahrik eden 12 Dişlinin 36 Dişliyi bir kez döndürmesi için üç kez dönmesi
gerektiğini söyler.
Bu, torkmekanik avantajına yol açar. Tork nedir?
Tork, tahrik edilen dişlinin veya makinenin çıkışını daha güçlü hale getiren mekanik bir avantajdır. Bu durumda MAD Box'ın çıktıdan üç kat daha fazla girdisi vardı, bu da onu daha güçlü kılıyordu.
-
Kaydedici, MAD içindeki torkun mekanik avantajı hakkında mühendislik not defterine notlar eklediğinizden emin olun. Kutu.
Adım 2: MAD Kutunun Adım 10: 36 ve 12 Dişlileri
Yapım Talimatlarının 10. Adımında, MAD'in diğer tarafı Kutu bağlandı. Saplı şaft üzerinde 36 Dişli vardı.
-
İnşaat Uzmanı, MAD'in o tarafını bulun Kutulayın ve gruba gösterin. Daha sonra, bu kol döndürüldüğünde şaftın 36 Dişliyi (tahrik dişlisi - giriş) döndürdüğünü ve ardından 12 Dişliyi (tahrik dişlisi - çıkış) döndürdüğünü gösterin.
-
Bu iki vitesin dişli oranı nedir?
-
Hesap makinesi, aşağıdaki denklemi bulun ve ardından Kaydediciye kontrol ettirin.
Öğretmen Araç Kutusu - Çözüm
Gruptaki Hesap Makinesi ve Kaydedici, hesaplamanın aşağıdaki şekilde tamamlanması gerektiğini kabul etmelidir:
-
İlk kesir 12/36 olmalıdır.
-
İkinci kesir 1/3 olmalıdır.
Yine öğrencilerin pay ve paydayı aynı sayıya bölerek kesirleri nasıl azaltacaklarını anlamalarını sağlayın.
1:3 oranı bize, tahrik eden 36 Dişlinin, 12 Dişliyi üç kez döndürmek için yalnızca bir kez
dönmesi gerektiğini söyler.
Bu, hızmekanik avantajına yol açar.
Hız, tahrik edilen dişlinin veya makinenin çıkışını daha hızlı hale getiren mekanik bir avantajdır. Bu durumda MAD Box, giriş rotasyonlarından üç kat daha fazla çıktıya sahiptir, bu da onu daha hızlı hale getirir.
-
Kaydedici, MAD içindeki hızın mekanik avantajı hakkında mühendislik not defterine notlar eklediğinizden emin olun. Kutu.
Adım 3: MAD Kutunun Bileşik Dişli Oranları
-
Build Expert, 36 Dişliye bağlı kolu yavaşça çevirin ve grubun diğer kolun ne kadar hızlı döndüğünü izlemesine izin verin.
-
Kaydedici, aşağıdaki açıklamayı okuduktan sonra bileşik dişli oranının ne olduğunu mühendislik defterine açıklayınız.
12 Dişliyi döndüren 36 Dişlinin dişli oranı mekanik hız avantajıyla 1:3 idi. Ancak 36 Dişliye bağlı kolu bir kez çevirdiğinizde diğer kol üç defadan çok daha fazla döner.
Bunun nedeni MAD'in Kutu bileşik dişli oranıkullanır. Deli Box'ın bileşik dişli oranı, 36 Dişlinin ve 12 Dişlinin aynı milleri paylaşmasıyla oluşturulmuştur.
Bileşik dişli oranı, bir mekanizma içindeki hız veya torkun mekanik avantajını katlar.
Öğretmen İpuçları
MAD görselindeki dişli oranları için 1., 2. ve 3. etiketler Yukarıdaki kutu 36 Dişliye bağlı kolun döndürülmesi esasına dayanmaktadır. Bu, görüntünün altındaki tutamaçtır.
Yukarıdaki resimdeki kırmızı oklar, üzerinde hem 36 Diş hem de 12 Diş Dişlisi bulunan milleri göstermektedir. Bu miller birinci, ikinci ve üçüncü dişli oranlarını birbirine bağlar. Mil döndüğünde mil üzerinde bulunan 12 Dişli ve 36 Dişlinin her ikisi de döner.
Bu, her bir dişli oranının yarattığı mekanik avantajı artırır çünkü bunlar bileşik bir dişli oranına bağlıdır.
Deli Kutunun iki bileşik dişli oranı vardır çünkü ona her iki taraftan da girdi verebilirsiniz; biri tork avantajına, diğeri ise hız avantajına yol açar.
MAD'in bir tarafındaki bileşik dişli oranını hesaplamak için Kutuda, yapıdaki girişten çıkışa kadar olan üç dişli oranını bulmamız ve sonra bunları birbirleriyle çarpmamız gerekiyor.
-
Build Expert, MAD'in yanını bulun Giriş kolunun 36 Dişliyi döndürdüğü kutu ve bunu gruba gösterin. İpucu: Yukarıdaki görselin alt kısmında yer alan tutamaçtır. Üç dişli oranının nerede bulunduğunu incelemek için yapıda işaret edin.
-
Unutmayın, tahrik dişlilerinin tamamı 36 Dişli, tahrik edilen dişlilerin tamamı ise 12 Dişlidir.
-
Hesap Makinesi ve Kaydedici, aşağıdaki denklemleri tamamlayın ve kontrol edin:
-
Tüm ekip aşağıdaki soruları yanıtlamaya çalışmalıdır: 1:27 Bileşik Dişli Oranı ne anlama gelir? 36 Dişlinin bulunduğu kol bir kez çevrildiğinde diğer kolun kaç dönüşü olmalıdır?
-
Kaydedici, ekibin en iyi yanıtlarını düzenlemeli ve bunları mühendislik defterine yazmalıdır.
Öğretmen Araç Kutusu - Çözüm
Gruptaki Hesap Makinesi ve Kaydedici, hesaplamanın aşağıdaki şekilde tamamlanması gerektiğini kabul etmelidir:
-
Birinci Dişli Oranında eksik olan kesir 1/3'tür.
-
İkinci Vites Oranında eksik olan kesirler 12/36 ve 1/3'tür.
-
Üçüncü Dişli Oranında eksik olan kesir 12/36'dır.
Bileşik Dişli Oranı hesaplamasına ilişkin denklem, öğrencilerin bunu tamamlandığını ilk kez görmeleri nedeniyle sağlanmıştır.
1:27 oranı, ilk 36 Dişlinin bir tam dönüşü tamamladığı her seferde, son 12 Dişlinin (çıkış koluna en yakın olan) 27 kez döndüğü anlamına gelir. Bu, hızın mekanik bir avantajının olduğunu gösterir.
Öğrencilerden 36 Dişli Dişlinin kolunu makul bir hızda çevirmelerini isteyerek hızın mekanik avantajını vurgulayın ve çıkış kolunun ne kadar hızlı döndüğüne dikkat edin. Matematiksel olarak çıkış kolu, giriş kolundan 27 kat daha hızlı dönüyor!
Adım 4: MAD Tork için Kutunun Bileşik Dişli Oranı
-
Build Expert, MAD'in yanını bulun Giriş kolunun 12 Dişliyi döndürdüğü kutu ve bunu gruba gösterin. İpucu: MAD'in karşı tarafıdır Yukarıda kullandığınız kutu. Bu giriş kolunu kullanırken tüm tahrik dişlilerinin 12 Dişli ve tüm tahrik edilen dişlilerin 36 Dişli olduğunu unutmayın.
-
Hesap Makinesi ve Kaydedici, aşağıdaki denklemleri tamamlayın ve kontrol edin:
-
Tüm ekip şu soruları yanıtlamaya çalışmalıdır: Bileşik Dişli Oranı nedir ve ne anlama gelir? Diğer kolu bir kez çevirmek için 12 Dişlinin kolunu kaç kez çevirirsiniz?
-
Kaydedici, ekibin en iyi yanıtlarını düzenlemeli ve bunları mühendislik defterine yazmalıdır.
Öğretmen Araç Kutusu - Çözüm
Gruptaki Hesap Makinesi ve Kaydedici, hesaplamanın aşağıdaki şekilde tamamlanması gerektiğini kabul etmelidir:
-
Birinci Dişli Oranında eksik olan kesir 3/1'dir.
-
İkinci Dişli Oranında eksik olan kesirler 36/12 ve 3/1'dir.
-
Üçüncü Dişli Oranında eksik olan kesir 36/12'dir.
Bileşik Dişli Oranı hesaplamasına ilişkin denklemde 3/1 ve 3/1 eksik, bu da 27/1 sonucunu verir ve Bileşik Dişli Oranı 27:1'dir.
27:1 oranı, son 36 Dişlinin (çıkış koluna en yakın olan) bir tam tur dönebilmesi için ilk 12 Dişlinin 27 tam dönüşü tamamlaması gerektiği anlamına gelir. Bu, torkun mekanik bir avantajının olduğunu gösterir.
Öğrencilerden 12 Dişli Dişli ile kolu makul bir hızda çevirmelerini ve dönerken çıkış kolunun kuvvetini hissetmelerini isteyerek torkun mekanik avantajını öğrenciler için vurgulayın. Matematiksel olarak çıkış kolu, giriş kolunun 27 dönüş kuvvetiyle dönüyor!
Adım 5: MAD hakkında düşünmek Kutu Tasarımı
Neden MAD değil Kutunun altı vitesi tek sıra halinde mi?
Tüm dişlilerin bir hat üzerinde birbirine geçtiği bir tasarıma dişli takımıadı verilir. Yukarıdaki resim MAD'i göstermektedir Kutunun dişlileri dişli takımı olarak.
Bunun gibi bir dişli takımının yalnızca bir dişli oranı vardır ve bileşik dişli oranı değil . Oran, ilk veya son vitesin tahrik dişlisi olmasına bağlı olarak 1:3 veya 3:1'dir. Bu dişli grubundaki yalnızca ilk ve son dişlilerin boyutları dişli oranı açısından önemlidir.
Birinci ve son vitesler arasındaki dişlilere rölanti dişlisiadı verilir. Gücü veya hızı artırmazlar. Avara dişlileri yalnızca dönüş yönünü değiştirir.
MAD neden değildi? Yalnızca iki dişliyle tasarlanmış kutu: küçük bir dişli ve 27 kat daha fazla dişe sahip bir dişli mi?
MAD'in Bileşik Dişli Oranı Kutu 1:27 veya 27:1'dir. Neden sadece iki dişliyle tasarlanmadığını merak edebilirsiniz: 12 Dişli ve 324 Dişli. Bu, 1:27 veya 27:1 dişli oranına yol açacaktı.
MAD'in iki nedeni var Kutu 324 Dişli ile tasarlanmamıştır.
Birinci sebep VEX Plastik 324 Diş Dişlisinin mevcut olmamasıdır. Kitteki en büyük dişli 60 Dişlidir. Mühendisler yapıları tasarlarken, hangi malzemelerin mevcut olduğunu ve 324 Dişlinin mevcut olmadığını dikkate almaları gerekir.
İkinci sebep ise eğer varsa 324 Dişlinin çok büyük olacağıdır. Bu boyuttaki bir dişli yapının idaresini zorlaştırır. Bileşik dişli oranı, elde taşınan bir cihazın tasarlanması için daha mantıklıdır. Mühendisler yapıları tasarlarken, cihazın tüketiciler tarafından nasıl kullanılacağını dikkate almaları gerekir.
Tartışmayı Motive Edin - Özetleme
Öğrenciler bu STEM Laboratuvarını, dişli oranlarının robot tasarımında ne kadar önemli olduğunu anlayarak bitirmelidir. Kısacası, belirli bir dişli oranı, ya gücü aktarmak ya da robotun parçaları için tork ya da hız mekanik avantajları yaratmak için kullanılır. Bu tartışmayla başlayın:
Soru: Hızın mekanik avantajını elde etmek için hangisi daha büyük:
tahrik dişlisi mi yoksa tahrik dişlisi mi?
A: Hız
oluşturulurken tahrik dişlisi tahrik dişlisinden daha büyüktür.
S: Bir robotun hızını neden artırmak
isteyebilirsiniz?
A: Robot daha sonra mümkün olduğu kadar hızlı
hareket edebilir ve çalışabilir.
S: Bir robotun torkunu neden artırmak isteyebilirsiniz? İpucu:
Hareketli parçalarını düşünün.
A: Robot ağır olabilir veya ağır
nesneleri taşıması gerekebilir. Aktarma organındaki (dingil mesafesi) torktaki artış,
hareket etmesine yardımcı olacaktır. Pençesinin veya kolunun torkundaki artış, ağır
nesnelerin kaldırılmasına yardımcı olabilir.
Soru: Diş sayıları arasında daha büyük fark olan iki dişli
kullanmak yerine neden bileşik dişli oranı
kullanabilirsiniz?
A: Bazı dişli oranları o kadar büyüktür ki
bir yapıda bu boyutta dişli(ler) bulunamaz. Bu dişli oranını oluşturmak için gereken
boyutta bir dişli bile olmayabilir. Dolayısıyla bileşik dişli oranları, mühendislerin
gerekli alanı en aza indirirken daha fazla mekanik avantaj yaratmasına yardımcı olur.
S: Bir yapıya neden bir dişli takımı dahil edebilirsiniz? Torku
veya hızı artırır mı?
A: Dişli takımı gücün aktarılmasına
yardımcı olur ancak torku veya hızı, trendeki son tahrik edilen dişliler ile tahrik
edilen dişliler arasındaki orandan daha fazla artırmaz.
Öğrenciler, Tork veya Hız için Rekabet Robotu Tasarlama ile ilgili Uygulama bölümünün sayfasında bu konuyu düşünmeye geri döneceklerdir. Daha fazla bilgi edinmek için Basit Dişli Oranları Nasıl Kullanılırhakkında bir VEX Kütüphanesi makalesi bulunmaktadır. Makale VEX V5 robotları bağlamında yazılmıştır ancak kavramlar VEX IQ robot tasarımları için de geçerlidir.