Раздел «Зубчатые передачи»

РАЗДЕЛ «ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ»

ТЕМА: Зубчатые передачи. Виды зубчатых передач.

ЦЕЛЬ: повторить ременные передачи, ведущее и ведомое колесо в передачи; дать понятие зубчатых передач и механизмов.

Оборудование: изображения велосипеда, трансмиссии, лебедки с шестеренками.

Конструктор LEGO, зубчатые колеса (см. рис.1)

Рис.2

 

Ключевые слова:

Цилиндрические зубчатые колеса №1, №2, №3, №5

Коническое зубчатое колесо,

Коронное зубчатое колесо,

Зубчатая передача,

Ведущее и ведомое колесо,

Паразитное колесо,

Храповый механизм,

Повышающая и понижающая передачи.

ХОД:

Зубчатая передача – механизм передачи движения за счет зацепления зубьев.

Во множестве механизмов и устройств, которые мы встречаем каждый день, используются зубчатые колеса. К ним можно отнести автомобиль, мотоцикл, велосипед (см. рис.2).

Зубчатую передачу применяют для:

изменения места приложения вращающей силы ; изменения направления вращения; увеличения и уменьшения скорости вращения; увеличения вращающего момента.

Виды зубчатых передач (см. рис.3).

a)  Цилиндрическая передача;

b)  Коническая передача;

c)  Червячная передача.

Условные графические обозначения на кинематичес­ких схемах зубчатых передач (см. рис.4):

Термины

Ведущее колесо Так называется зубчатое колесо, которое приводится во вращение внешней силой (например, от мотора или рукоятки) и в свою очередь вращает по крайней мере еще одно зубчатое колесо.

Ведомое колесо Так называется зубчатое колесо, которое приводится во вращение другим зубчатым колесом.

Шестерня Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев, а при их равенстве - ведущее зубчатое колесо.

Паразитное колесо Так называется зубчатое колесо, которое вводят между ведущим и ведомым колесами для изменения направления вращения ведомого.

Собачка Деталь храповика, которая опускается в промежуток между зубьями храпового колеса для предотвращения его вращения.

Храповое колесо Любое зубчатое колесо, которое может работать с собачкой для создания храпового механизма (храповика).

Храповик Зубчатый механизм, состоящий из храпового колеса и собачки, применяется как задерживающее устройство или для поворота оси только в одном направлении.

Понижающая передача Зубчатая передача, в которой малое зубчатое колесо вращает большое ведомое и в результате скорость вращения уменьшается. Понижающая передача позволяет получить большой крутящий момент.

Повышающая передача Зубчатая передача, в которой большое ведущее колесо вращает маленькое ведомое и в результате скорость вращения увеличивается. Повышающая передача используется для уменьшения крутящего момента.

Практическая часть.

ЦЕЛЬ: На простых моделях учащиеся должны познако­миться с основными принципами устройства зубчатых передач:

два зубчатых колеса, находящиеся в зацеплении, вращаются в разные стороны; большое зубчатое колесо вращает маленькое колесо с большей скоростью; маленькое зубчатое колесо вращает большое колесо с меньшей скоростью.

Тренировочные упражнения (см. рис.5):

Направление вращения Паразитное колесо Повышающая передача Понижающая передача Зубчатые передаточные механизмы Передача крутящего момента под углом Храповой механизм

ТЕМА: Зубчатые передачи. Передаточное отношение в зубчатых передачах и его расчет.

ЦЕЛЬ: провести расчеты передаточного числа в зубчатых передачах.

ОБОРУДОВАНИЕ

·  Конструктор ЛЕГО

·  Иллюстрации моделей (см рис.1)

ХОД:

Передаточное число – отношение числа зубьев ведомого колеса к ведущему, используется для сравнения движения относительно друг друга двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении.

Расчет передаточного числа

Зубья ведущего колеса приводят во вращение ведомое колесо.

Передаточное число характеризует относительное движение зубчатых колес различного размера. Оно показывает, сколько оборотов должно совершить ведущее колесо, чтобы ведомое колесо совершило один оборот.

Для расчета передаточного числа двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении, необходимо разделить число зубьев ведомого колеса на число зубьев ведущего колеса.

Практическая часть.

Собрать модели механизмов с зубчатыми передачами и рассчитать для них передаточное число:

МОДЕЛИ:

1.  цилиндрическая передача;

2.  передача с паразитным колесом;

3.  повышающая передача;

4.  понижающая передача;

5.  многоступенчатая передача;

расчет передаточного числа в передаче крутящего момента под углом.

Рис.1

ТЕМА: Зубчатые передачи в конструкциях. Карусель

Цель: использовать ременную и зубчатую передачи при построении модели «Карусель» и исследовать их возможности.

ОБОРУДОВАНИЕ

·  Конструктор ЛЕГО

·  Инструкция модели турникета

ХОД

Построить по инструкции модель карусели.

ИССЛЕДОВАТЬ:

Явление проскальзывания ремня. Попробовать вращать рукоятку слишком быстро, ремень начнет проскальзывать; карусель станет вращаться медленнее или вообще остановится.

Отсутствие проскальзывания в зубчатой передаче.

Применение повышающей передачи. Подсчитать, сколько оборотов совершает карусель при каждом повороте рукоятки. Определить зависимость числа оборотов карусели от числа оборотов рукоятки.

Применение передачи крутящего момента под углом 90°.

ТЕМА: Зубчатые передачи в конструкциях. Турникет

ЦЕЛЬ: Построить модель турникета с зубчатой передачей и исследовать

ОБОРУДОВАНИЕ

·  Конструктор ЛЕГО

·  Инструкция модели турникета

·  Линейка.

·  Небольшая наклонная плоскость.

ХОД:

Турникет – устройство, предназначенное для ограничения прохода людей в случае, когда необходима проверка права входа и выхода для каждого проходящего.

Исследования:

Какую роль играет собачка в храповом механизме и четыре перекладины турникета.

Попробуйте заставить турникеты вращаться быстрее.

ТЕМА: Зубчатые передачи в конструкциях. Транспортное средство. Маховик.

ЦЕЛЬ: Построить модель колесного транспортного средства и с ее помощью изучить:

·  силы трения;

·  работу махового колеса;

·  способы накопления энергии.

ОБОРУДОВАНИЕ

·  Конструктор ЛЕГО

·  Инструкция модели турникета

·  Линейка.

·  Небольшая наклонная плоскость.

Маховик (Маховое колесо) — массивный вращающийся диск, использующийся в качестве накопителя энергии.

Исследования:

Маховик (большая шина с протектором) в модели соединяется с задними колесами путем зубчатого зацепления. Вращение маховика вызывается вращением задних колес.

Собрать модель с одним маховиком, затем с двумя.

Замерить расстояние, на которое уедет модель после того, как ее отпустят.

Изменить зубчатую передачу, так подобрав передаточное отношение, чтобы маховик вращался быстрее.

Часть энергии, затрачиваемой на приведение модели в движение, передается маховику. Небольшая доля этой энергии идет на выделение тепла при трении деталей друг о друга, большая же ее часть накапливается при вращении маховика. Когда модель катится, энергия от маховика через набор шестеренок передается обратно колесам.

Тест «Детали ЛЕГО»

1	1)  кирпич 1 x 2 2)  балка 1 x 2 3)  пластина 2 x 2	2	1)  балка 1х2 2)  кирпич 1х2 3)  пластина 1х2
3	1)  кирпич 1 x 2 2)  балка 1 x7 3)  изогнутая балка 1 x 9	4	1)  зубчатая рейка 2)  зубчатая балка 3)  зубчатая пластина
5	1)  пластина 1х8 2)  балка 1х8 3)  пластина 1х6	6	1)  ось 2)  штифт 3)  полуось
7	1)  ось 2)  штифт 3)  полуось	8	1)  универсальная втулка 2)  штифт 3)  втулка-удлинитель
9	1)  штифт гладкий 2)  штифт с выступами 3)  штифт полуось	1О	1)  штифт гладкий 2)  штифт с выступами 3)  штифт полуось
11	1)  штифт гладкий 2)  штифт с выступами 3)  штифт полуось	12	1)  червяк 2)  ось 3)  втулка-удлинитель
13	1)  зубчатое колесо 24 2)  зубчатое колесо 48 3)  зубчатое колесо 8	14	1)  зубчатое колесо 24 2)  зубчатое колесо 48 3)  зубчатое колесо 8
15	1)  зубчатое колесо 24 2)  зубчатое колесо 48 3)  зубчатое колесо 8	16	1)  коронное колесо 2)  коническое колесо 3)  цилиндрическое зубчатое колесо
17	1)  коронное колесо 2)  коническое колесо 3)  цилиндрическое зубчатое колесо	18	1)  блок 2)  шкив 3)  штифт
19	1)  средний шкив 2)  большой шкив 3)  малый шкив	20	1)  средний шкив 2)  большой шкив 3)  малый шкив
21	1)  средний шкив 2)  большой шкив 3)  малый шкив	22	1)  кулачок 2)  ворот 3)  кардан
23	1)  угловой коннектор 2)  фиксатор 3)  рукоятка	24	1)  фиксатор 2)  указатель 3)  угловой коннектор
25	1)  рукоятка 2)  плечо рукояти 3)  фиксатор	26	1)  рукоятка 2)  плечо рукояти 3)  фиксатор

ОТВЕТЫ:

1	кирпич 1 x 2	2	балка 1х2
3	изогнутая балка 1 x 9	4	зубчатая рейка
5	пластина 1х8	6	полуось
7	ось	8	универсальная втулка
9	штифт гладкий	1О	штифт с выступами
11	штифт полуось	12	червяк
13	зубчатое колесо 24	14	зубчатое колесо 48
15	зубчатое колесо 8	16	коническое колесо
17	коронное колесо	18	блок
19	средний шкив	20	малый шкив
21	большой шкив	22	кулачок
23	угловой коннектор	24	фиксатор
25	плечо рукояти	26	рукоятка