Öğretmen Araç Kutusu
-
Bu Bölümün Amacı
Bu STEM Laboratuvarının Oyun bölümü, öğrencilere dişlileri ve bunların bir yapı içindeki amaçlarını tanıtacaktır. Bu ilk sayfada birbirine geçen dişliler, tahrik dişlileri, tahrik edilen dişliler, dişli oranları, mekanik avantaj ve güç aktarımı gibi terimler tanıtılacaktır. Bir sonraki sayfada MAD'in yapısı incelenecek Kutu, dişli oranları ve bu oranların yarattığı tork veya hızın mekanik avantajları. Bir sonraki sayfa tüm MAD için dişli oranının hesaplanmasıyla sonuçlanıyor Kutu yapısı.
Sınıf olarak ilk sayfayı okumak ve ardından öğrenci gruplarının ikinci sayfa üzerinde çalışmasını sağlamak iyi bir fikir olabilir. Her öğrencinin birlikte okuması gerekir.
Üç kişilik gruplar halinde çalışıyorlarsa, öğrencilere üç rolden biri atanabilir:
1) Yapım Uzmanı: Bu öğrenci Yapım Talimatlarında yapım aşamasını bulur ve tamamlanmış yapının neresinde bu dişlilerin bulunduğunu gösterir.
2) Hesap Makinesi: Bu öğrenci dişli oranlarının hesaplamalarını yapar.
3) Kaydedici: Bu öğrenci Hesap Makinesinin matematiğini kontrol eder, dişli oranının ne anlama geldiğini yorumlar ve ekibin tüm çalışmalarını mühendislik not defterine kaydetmesini sağlar.
Öğrenci gruplarının üçten fazla öğrencisi varsa, birden fazla öğrenci aynı rolden sorumlu olabilir. Grupların üçten az olması durumunda aynı öğrenci birden fazla rolü üstlenebilir.
İşbirliği değerlendirme listesi için burayı tıklayın (Google Dokümanı / .docx / .pdf ) veya grup bazlı için burayı tıklayın (Google Dokümanı / .docx / .pdf) mühendislik not defteri değerlendirme tablosu. Ayrıca Bireysel mühendislik not defteri değerlendirme listesi de bulunmaktadır, burayı tıklayın (Google Dokümanı / .docx / .pdf ) . Puanlama için kullanılacak rubrikler çalışmaya başlamadan önce öğrencilerle paylaşılmalı ve öğrencilere açıklanmalıdır.
Dişliler
Dişliler, kenarlarında diş bulunan disklere benzer. Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi dişliler dişlerin birbirine geçmesiyle çalıştığı için dişlerinin eşit aralıklı olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bir dişli döndüğünde diğer dişliyi de çevirir çünkü dişleri birbirine geçmiş durumdadır, buna birbirine geçme denir.
Dişliler tipik olarak bir şaft veya taban aracılığıyla monte edilir veya diğer parçalara bağlanır. Yani dişliler dönme hareketini veya gücü bir şafttan diğerine iletmek için kullanılır. Şaft genellikle dişlinin merkezinde konumlandırılır. VEX IQ Gears'ın yukarıdaki görüntüsünde, bir şaftın içinden geçeceği merkez delik karedir çünkü IQ Shaft'lar karedir.
Bir dişliyi tanımlamanın ana yollarından biri sahip olduğu diş sayısına göredir.
Öğretmen İpuçları
Öğrencileri VEX IQ Parts posterine yönlendirmek ve Süper Kitte yer alan dişlilerin diş sayıları (60, 36 ve 12 Dişli Dişliler) kullanılarak adlandırıldığını fark etmelerini sağlamak yardımcı olabilir. Dişlilerin millere montajı konusunda öğrencilerin kafası karışırsa, MAD'e bakmaları istenebilir. Kutu yapısı ve yapı içindeki tüm dişlilerin merkezlerindeki şaftlar üzerine inşa edildiğine dikkat edin.
Örgülü Dişliler
İki dişli birbirine geçtiğinde bir dişli diğerine döner. Dönüşü ilk yapan dişliye tahrik dişlisi denir. Sürüş dişlisi bir tür girdi olarak düşünülebilir. Birinci vites tarafından döndürülen dişliye tahrik edilen dişli denir. Bu nedenle tahrik edilen dişli çıkıştır.
Örgülü dişlileri çalışırken görmek için aşağıdaki animasyonu izleyin.
Tahrik dişlisi ile tahrik dişlisinin zıt yönlerde döndüğünü fark etmiş olmalısınız. Dişleri birbirine geçmiş olduğundan ve merkezlerinde döndüklerinden zıt yönlerde dönmeleri gerekir.
Dişli Oranları
Dişli oranı, giriş (tahrik dişlisi) ile çıkış (tahrik dişlisi) arasındaki karşılaştırmadır ve her bir dişlinin diş sayısı dikkate alınarak hesaplanır.
Yukarıdaki örnekte tahrik dişlisi (giriş) ve tahrik dişlisinin (çıkış) her ikisi de 60 dişe sahiptir.
İşte dişli oranını hesaplamak için formül:
Yukarıdaki iki 60 Dişli örneğini kullanalım çünkü bu, hesaplanması basit bir orandır.
Bu iki iç içe dişlinin dişli oranı 1:1'dir; bu, tahrik dişlisinin (giriş) bir tam tur döndüğü her seferde, tahrik edilen dişlinin (çıkış) da bir tam tur döndüğü anlamına gelir.
Öğretmen İpuçları
Öğrencilerin bu veya başka bir sınıfa ait oranları anladığından emin olun. Basitçe ifade etmek gerekirse oran, iki sayının nasıl karşılaştırıldığının bir ifadesidir.
Ayrıca öğrencilerin pay ve paydayı aynı miktara bölerek kesirleri nasıl azaltacaklarını anlamalarını sağlayın.
Mekanik avantaj
İki veya daha fazla dişli birbirine geçtiğinde, bu yapı içerisinde mekanik bir avantaj yaratılır.
Mekanik avantaj, bir makine içindeki giriş kuvvetinin değişmesi olarak tanımlanır. Değişim girdi ve çıktı karşılaştırılarak ölçülebilir.
Yukarıdaki örnekte, giriş ve çıkış 1:1 oranına sahiptir, yani mekanik bir avantaj yokmuş gibi görünebilir ama aslında vardır. İki dişli aynı boyutta olduğunda ortaya çıkan mekanik avantaja güç aktarımı denir çünkü tahrik edilen dişli ve mili, tahrik dişlisi ve mili kadar döner. Böylece tahrik dişlisi (giriş) gücünün tamamını tahrik dişlisine (çıkışa) aktardı.
Bir sonraki aktivitede MAD'inizi gözden geçireceksiniz Kutu inşa edecek ve hız ve torkun mekanik avantajlarını hesaplayacak ve test edecek.
Öğreniminizi Günlük Yaşamda
-
Vitesle Genişletin
Birçok mekanik cihaz dişlileri kullanır. Dijital çağda görünüşte daha az olabilir ancak öğrencilerin dişlileri kullanan en az beş cihazı tanımlayabilmesi gerekir. Elektrikten önce de aletleri araştırabilirler. Öğrenciler daha sonra her birinin dişlileri nasıl kullandığını ve dişli sisteminin işlev(ler)inin ne olduğunu açıklamalıdır.
İşte bazı örnekler:
-
Çoğu bisiklet, sürücünün daha hızlı veya daha güçlü pedal çevirmesi için vites değiştirmesine olanak tanıyan dişliler kullanır.
-
Mutfaktaki el mikserleri, elektrikten önce, kullanıcının krankı bir yönde (örneğin yukarı ve aşağı) çevirebilmesi ve mikserin çırpıcılarının başka bir yönde (örneğin ileri geri) dönmesini sağlayacak şekilde dişliler kullanıyordu. malzemeler kasesi.
-
Su değirmenleri ayrıca güç aktarımı yoluyla kuvvetin yönünü değiştirmek için dişliler kullandı. Su, dişlileri döndüren türbini (su çarkı) döndürerek, ürünleri öğütmek, yuvarlamak veya çekiçlemek için kullanıldığı fabrikaya güç aktarıyordu.