Hộp công cụ dành cho giáo viên - Mục đích của phần này
Phần Chơi của Phòng thí nghiệm STEM này sẽ giới thiệu cho học sinh về các bánh răng và mục đích của chúng trong một công trình xây dựng. Trang đầu tiên này sẽ giới thiệu các thuật ngữ như: bánh răng ăn khớp, bánh răng dẫn động, bánh răng dẫn động, tỷ số truyền, lợi thế cơ học và truyền lực. Trang tiếp theo sẽ xem xét cách xây dựng MAD Hộp, tỷ số truyền của nó và các lợi thế cơ học của mô-men xoắn hoặc tốc độ được tạo ra bởi các tỷ số đó. Trang tiếp theo là việc tính toán tỷ số truyền cho toàn bộ MAD Xây dựng hộp.
Có thể là một ý kiến hay nếu cả lớp đọc qua trang đầu tiên và sau đó yêu cầu các nhóm học sinh làm việc qua trang thứ hai. Mỗi học sinh nên đọc theo.
Nếu làm việc theo nhóm ba người, học sinh có thể được giao vào một trong ba vai trò:
1) Chuyên gia xây dựng: Học sinh này tìm các bước xây dựng trong Hướng dẫn xây dựng và chỉ ra vị trí của các bánh răng đó trong công trình đã hoàn thiện.
2) Máy tính: Học sinh này thực hiện các phép tính về tỷ số truyền.
3) Máy ghi âm: Học sinh này kiểm tra phép toán của Máy tính, giải thích ý nghĩa của tỷ số truyền và đảm bảo rằng nhóm đang ghi lại tất cả công việc của họ vào sổ ghi chép kỹ thuật của họ.
Nếu nhóm học sinh có nhiều hơn ba học sinh thì nhiều học sinh có thể chịu trách nhiệm cho cùng một vai trò. Nếu nhóm có ít hơn ba, cùng một học sinh có thể đảm nhận nhiều vai trò.
Bấm vào đây(Google Doc / .docx / .pdf ) để xem phiếu tự đánh giá Cộng tác hoặc bấm vào đây (Google Doc / .docx / .pdf) để làm theo nhóm phiếu tự đánh giá máy tính xách tay kỹ thuật. Ngoài ra còn có Phiếu tự đánh giá sổ tay kỹ thuật cá nhân, bấm vào đây (Google Doc / .docx / .pdf). Bất kỳ phiếu tự đánh giá nào sẽ được sử dụng để chấm điểm phải được chia sẻ và giải thích cho học sinh trước khi bắt đầu công việc.
bánh răng
Bánh răng trông giống như những chiếc đĩa có răng xung quanh các cạnh của chúng. Điều quan trọng cần lưu ý là các răng của chúng có khoảng cách đều nhau vì các bánh răng hoạt động bằng cách các răng ăn khớp với nhau, như trong hình trên. Khi một bánh răng quay, nó sẽ quay bánh răng tiếp theo vì các răng của chúng được đặt giữa nhau, được gọi là ăn khớp.
Bánh răng thường được gắn hoặc kết nối với các bộ phận khác bằng trục hoặc đế. Vì vậy, bánh răng được sử dụng để truyền chuyển động quay hoặc công suất từ trục này sang trục khác. Trục thường được đặt ở tâm của bánh răng. Trong hình ảnh trên của Bánh răng VEX IQ, lỗ trung tâm để trục đi qua là hình vuông vì Trục IQ có hình vuông.
Một trong những cách chính để xác định bánh răng là dựa vào số răng mà nó có.
Lời khuyên của giáo viên
Điều này có thể giúp hướng học sinh đến áp phích Bộ phận VEX IQ và giúp họ nhận thấy rằng các bánh răng có trong Super Kit được đặt tên bằng số răng của chúng (60, 36 và 12 Bánh răng). Nếu học sinh bối rối khi lắp bánh răng vào trục, họ có thể được hướng dẫn xem MAD Cấu trúc hộp và lưu ý rằng tất cả các bánh răng trong công trình đều được chế tạo trên các trục ở tâm của chúng.
Bánh răng có lưới
Khi hai bánh răng ăn khớp với nhau, bánh răng này sẽ quay bánh răng tiếp theo. Bánh răng chuyển động trước gọi là bánh răng chủ động. Thiết bị dẫn động có thể được coi là một loại đầu vào. Bánh răng được quay bởi bánh răng thứ nhất gọi là bánh răng dẫn động. Do đó, bánh răng được dẫn động là đầu ra.
Xem hoạt ảnh bên dưới để biết các bánh răng dạng lưới đang hoạt động.
Bạn hẳn đã nhận thấy rằng bánh răng chủ động và bánh răng dẫn động quay ngược chiều nhau. Chúng phải quay theo hướng ngược nhau vì răng của chúng ăn khớp với nhau và chúng quay ở tâm.
Tỷ số truyền
Tỷ số truyền là sự so sánh giữa đầu vào (bánh răng dẫn động) với đầu ra (bánh răng dẫn động) và được tính bằng cách xem xét số răng của từng bánh răng ăn khớp.
Trong ví dụ trên, bánh răng dẫn động (đầu vào) và bánh răng dẫn động (đầu ra) đều có 60 răng.
Đây là công thức tính tỷ số truyền:
Hãy sử dụng ví dụ về hai Bánh răng 60 ở trên vì đây là một tỷ lệ đơn giản để tính toán.
Tỷ số truyền của hai bánh răng ăn khớp này là 1:1, nghĩa là mỗi khi bánh răng dẫn động (đầu vào) quay hết một vòng thì bánh răng dẫn động (đầu ra) cũng quay hết một vòng.
Lời khuyên của giáo viên
Đảm bảo rằng học sinh nhận ra tỷ lệ của lớp này hay lớp khác. Nói một cách đơn giản, tỷ lệ là một tuyên bố về cách so sánh hai số.
Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng học sinh hiểu cách rút gọn phân số bằng cách chia tử số và mẫu số cho cùng một số.
Lợi thế cơ khí
Bất cứ khi nào hai hoặc nhiều bánh răng được ăn khớp với nhau, lợi thế cơ học sẽ được tạo ra trong cấu trúc đó.
Lợi thế cơ học được định nghĩa là sự thay đổi lực đầu vào trong máy. Sự thay đổi có thể được đo lường bằng cách so sánh đầu vào và đầu ra.
Trong ví dụ trên, đầu vào và đầu ra có tỷ lệ 1:1 nên có vẻ như không có lợi thế về mặt cơ học nhưng thực tế lại có. Ưu điểm cơ học khi hai bánh răng có cùng kích thước được gọi là truyền công suất vì bánh răng bị dẫn động và trục của nó quay giống như bánh răng chủ động và trục của nó. Vì vậy bánh dẫn động (đầu vào) đã truyền toàn bộ công suất của nó sang bánh răng dẫn động (đầu ra).
Trong hoạt động tiếp theo, bạn sẽ xem lại MAD của mình Hộp xây dựng sẽ tính toán và kiểm tra các ưu điểm cơ học của tốc độ và mô-men xoắn.
Mở rộng việc học của bạn - Gears trong cuộc sống hàng ngày
Nhiều thiết bị cơ khí sử dụng bánh răng. Trong thời đại kỹ thuật số, dường như có ít thiết bị hơn nhưng học sinh sẽ có thể xác định được ít nhất năm thiết bị sử dụng bánh răng. Họ cũng có thể điều tra các công cụ trước khi có điện. Sau đó, học sinh nên giải thích cách sử dụng từng bánh răng và (các) chức năng của hệ thống bánh răng là gì.
Dưới đây là một số ví dụ:
-
Nhiều xe đạp sử dụng bánh răng để cho phép người lái chuyển số để đạp nhanh hơn hoặc mạnh hơn.
-
Máy trộn cầm tay trong nhà bếp, trước khi có điện, sử dụng bánh răng để người dùng có thể quay tay quay theo một hướng (ví dụ: lên và xuống) và để các que trộn của máy trộn quay theo hướng khác (ví dụ: qua lại) theo hướng khác. bát nguyên liệu.
-
Cối xay nước cũng sử dụng bánh răng để thay đổi hướng của lực thông qua truyền lực. Nước sẽ làm quay tuabin (bánh xe nước), làm quay các bánh răng, truyền năng lượng vào nhà máy nơi nó được sử dụng để nghiền, cuộn hoặc đóng búa các sản phẩm.