Червячная зубчатая передача лего

Обновлено: 24.04.2024

Ранее в нашем материале Механические передачи на Lego WeDo 2.0 мы познакомились с несколькими базовыми передачами, которые позволяет собрать элементная база конструктора Lego WeDo 2.0. Среди этих передач лидерство у зубчатых: цилиндрическая, коническая, червячная; а также среди них была ременная передача. Если с точки зрения конструкции все они имеют свои особенности, то с точки зрения назначения и свойств они подразделяются на несколько основных типов — каких именно узнаем ниже.

Классифицировать упомянутые передачи можно по их техническим характеристикам – направление вращения, скорость вращения, крутящий момент, расстояние между ведущей и ведомой осями и др. В рамках статьи будем рассматривать передачи состоящие из двух зубчатых колёс, а ведущая ось и колесо — слева.

Нейтральная передача

Названия как нейтральной передачи, так и рассматриваемых ниже, вполне говорящие. Так в отношении данного типа основные параметры – скорость вращения и крутящий момент остаются неизменными. Чтобы получить нейтральную передачу достаточно использовать одинаковые детали. Если мы рассматриваем зубчатую передачу, то две шестеренки должны иметь одинаковое число зубьев. Если рассматриваем ременную передачу – шкивы должны быть одинакового диаметра.

В случае зубчатой передачи направление вращения изменяется на противоположное (при условии использования двух шестеренок), а вот если речь идёт про ременную передачу, то направление ведущего и ведомого шкивов будут совпадать. Если стоить задача изменить направление вращения у шкивов – необходимо ремень сделать перекрестным (в форме восьмерки).

Повышающая передача

Своё название повышающая передача получила ввиду того, что скорость вращения ведомой оси и исполнительного элемента на ней (например, колеса) увеличивается по сравнению со скоростью вращения на ведущей оси. Проще говоря – мы увеличиваем скорость. Как легко заметить — количество зубьев ведущей шестерни больше, чем количество ведомой, виду чего и возникает эффект увеличения скорости.

Однако, при увеличении скорости уменьшается величина крутящего момента (величина силы и тяги). Поэтому если мы хотим сделать гоночный болид – то применяем повышающую передачу.

Понижающая передача

В свою очередь, понижающая передача – это тот случай, когда мы говорим о снижении скорости вращения ведомой оси по сравнению с ведущей осью. Проще говоря – мы уменьшаем скорость. Теория о количестве зубьев справедлива и в этом случае — у ведущей шестерни их меньше.

Однако, при уменьшении скорости увеличивается величина крутящего момента (величина силы и тяги). Поэтому если мы хотим сделать трактор – то применяем понижающую передачу.

Какую передачу использовать в зависимости от решаемой задачи мы учим ребят на занятиях в нашей секции робототехнике в Екатеринбурге «Дело Техники». Ждём вас по адресам:

1) Робототехника для детей, микрорайон ЖБИ (ЖК Рассветный), ул.Рассветная 6/1

2) Робототехника для детей, микрорайон Эльмаш (ЖК Калиновский), ул.Совхозная 2

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.

Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.

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)

Ключевые слова:

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

Коническое зубчатое колесо,

Коронное зубчатое колесо,

Ведущее и ведомое колесо,

Повышающая и понижающая передачи.

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):

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:

Механические передачи на Lego WeDo 2.0

Автор записи: Дело Техники
Запись опубликована: 23.10.2018
Рубрика записи Робототехника
Комментарии к записи: 1 комментарий

Одна из самых примечательных ячеек образовательного набора Lego WeDo 2.0 содержит детали, которые были заимствованы из серии конструкторов Lego Technic: цилиндрические, конические и двойные конические зубчатые колеса, зубчатые рейки, червячное колесо (вовсе не колесо по своей сути!) и кейс для червячного редуктора. Всё это многообразие деталей позволяет создавать модели с механическими передачами.

В рамках настоящей статьи предлагаем ознакомиться с базовыми механическими передачами, которые можно собрать, используя детали набора Lego WeDo 2.0. И прежде чем мы перейдем к их рассмотрению, хочется отметить, что до появления подобных образовательных конструкторов познакомиться с данными передачами можно было только в рамках курса специальной дисциплины «Детали машин» в университете или колледже. Сейчас же у детей есть уникальная возможность познакомиться с принципом работы большинства устройств, которые встречаются нам в повседневной жизни – от коробки передач автомобиля до лифта!

Цилиндрическая передача Lego WeDo 2.0

В наборе есть два зубчатых колеса (шестеренки) на 24 зубья, а также 4 шестерёнки на 8 зубьев. Все шестеренки имеют серый цвет. Особенность цилиндрических шестеренок заключается в том, что они могут передавать вращение в одной плоскости, то есть оси вращения, на которых установлены шестеренки должны быть параллельны. В возрасте 7-8 лет ребята знакомятся с одноступенчатыми цилиндрическими передачами, а затем осваивают и принцип построения многоступенчатых (каскадных) редукторов.

Коническая передача Lego WeDo 2.0

Конические зубчатые колеса представлены в наборе в следующем составе: две конические шестерни на 20 зубьев (бежевого цвета), двойное коническое колесо на 12 зубьев – 2 шт. и на 20 зубьев – 2 шт. Последние четыре конические колеса имеют черный цвет. Итого шесть конических шестеренок! Особенность конической передачи заключается в том, что вращение может передаваться в разных плоскостях, то есть оси вращения, на которых установлены шестеренки могут пересекаться под различными углами. Самый популярный вариант – это взаимно перпендикулярное расположение осей, т.е. угол между ними равняется 90º.

Червячная передача Lego WeDo 2.0

Одна из самых любимых передач у ребят в нашей секции – это червячная. Во-первых, название у передачи более чем запоминающееся, а во-вторых, разработчики конструктора предусмотрели специальный кейс для червячного редуктора – поэтому сложностей по сборке такой передачи не возникает. В то же время в конструкторе Lego Mindstorms EV3 специального кейса не предусмотрено и ребятам приходится собирать червячный редуктор «с нуля». Помимо специального кейса в наборе есть и основой элемент – «червяк», деталь напоминающая всем своим видом Архимедов винт. В зацепление с червяком оказывается цилиндрическая шестеренка (24 зубья). Таким образом, сам по себе червячный редуктор является зубчато-винтовым механизмом, оси валов при этом скрещиваются под углом 90º. Важная особенность червячной передачи – однонаправленность действия – мы можем передавать вращение от червяка к зубчатому колесу, и не можем наоборот, поскольку в этом случае зубья шестеренки стопорятся о витки неподвижного червяка.

Червячной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса.

Угол скрещивания осей обычно равен 90°. Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением, в которых движение осуществляется по принципу винтовой пары. Поэтому червячные передачи относят к категории зубчато-винтовых. Обычно ведущее звено червячной передачи – червяк, но существуют механизмы, в которых ведущим звеном является червячное колесо.

Достоинства червячных передач: компактность конструкции и возможность получения больших передаточных чисел в одноступенчатой передаче (до U = 300 и более); высокая кинематическая точность и повышенная плавность работы; малая интенсивность шума и виброактивности; возможность обеспечения самоторможения.

В данной работе показывается какого большое значение червячных передач в Lego наборах, что можно сделать из них и в чем заключаются различия между их видами.

Задача этого проекта заключается в показе всей важности червячных передач в Lego наборах, их пользе и помощи в развитии детей в разных возрастах.

1.1 Классификация червячных передач.

Червячная передача – это передача, два подвижных звена которой, червяк и червячное колесо, образуют совместно высшую зубчато-винтовую кинематическую пару, а с третьим, неподвижным звеном, низшие вращательные кинематические пары.

Рис. 1. Червячная передача: 1 – червяк; 2 – червячное колесо.

Как следует из определения, червячная передача обладает свойствами как зубчатой (червячное колесо на своем ободе несет зубчатый венец), так и винтовой (червяк имеет форму винта) передач. Червячная передача, так же как и винтовая, характеризуется относительно высокими скоростями скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса.

Классификация червячных передач:

По направлению линии витка червяка:

правые (при наблюдении с торца червяка и его вращении по часовой стрелке червяк вкручивается в пространство - уходит от наблюдателя);

левые (при наблюдении с торца червяка и его вращении по часовой стрелке червяк выкручивается из пространства - идёт на наблюдателя);

По числу заходов червяка:

с однозаходным червяком, имеющим один гребень, расположенный по винтовой линии, наложенной на делительный цилиндр червяка;

с двух-, трёх-, четырёх-, многозаходным червяком, имеющим соответственно 2, 3, 4 или более одинаковых гребней расположенных по винтовой линии, наложенной на делительный цилиндр червяка;

По форме делительной поверхности червяка:

с цилиндрическим червяком (образующая делительной поверхности – прямая линия);

с глобоидным червяком (образующая делительной поверхности – дуга окружности, совпадающая с окружностью делительной поверхности червячного колеса);

По положению червяка относительно червячного колеса:

нижним расположением червяка;

с верхним расположением червяка;

с боковым расположением червяка;

По пространственному положению вала червячного колеса:

с горизонтальным валом червячного колеса;

с вертикальным валом червячного колеса;

По форме боковой (рабочей) поверхности витка червяка:

с архимедовым червяком, боковая поверхность его витков очерчена прямой линией в продольно-диаметральном сечении (обозначается ZA);

с конволютным червяком, боковая поверхность его витков очерчена прямой линией в нормальном к направлению витков сечении (обозначается ZN);

с эвольвентным червяком, боковая поверхность его витков в продольно-диаметральном сечении очерчена эвольвентой (обозначается ZI).

1.2 Применение червячных передач

Червячная передача главным образом применяется в червячных редукторах.

Достаточно часто червячные передачи используются в системах регулировки и управления — самоторможение обеспечивает фиксацию положения, а большое передаточное отношение позволяет достичь высокой точности регулирования (управления) и(или) использовать низкомоментные двигатели. Весьма распространенное применение пары типа «глобоидальный червяк с роликовым сектором» — рулевое управление автомобилей.

Благодаря этим же характеристикам червячные передачи и червячные редукторы широко применяются в подъёмно-транспортных машинах и механизмах (например, лебёдках).

Часто в виде червячной пары изготавливаются механизмы натяжения струн (колковая механика) музыкальных инструментов, например, гитары. В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).

1.3 Червячная передача в LEGO

Червячный редуктор - шестерня с рядом уникальных свойств. Во-первых, это не может быть только в качестве ведущего зубчатого колеса, никогда как ведомой шестерней. Это очень удобно для механизмов, которые должны, например, поднимаю что-то и сохранить его поднял, в этом случае червячные действует как замок, который держит нужную часть механизма поднял, не подвергая свою нагрузку на двигатель. Существует много возможных применений имущества этого червячной передачи в, например многие виды кранов или погрузчиков, железнодорожных барьеров, разводных мостов, лебедок, и в основном каждый механизм, который должен держать что-то устойчивое, как только двигатель останавливается.

Во-вторых, червячный редуктор является чрезвычайно эффективным для понижающее. Это более эффективно теоретически 8 раз, что передача 8 зубов, потому что каждый оборот червячного колеса вращает ведомый передачу, только один зубов. Поэтому червячные передачи используются для понижающее всякий раз, когда есть очень высокий крутящий момент или низкая скорость необходимо, и есть мало места для использования.

Наконец, как червячное колесо вращается, он имеет тенденцию толкать против ведомой шестерней и скользят по его собственной оси. Обычно эта тенденция должна быть остановлена сильным корпусом вокруг червячного колеса, но есть определенные механизмы, которые используют его для перемещения червячной передачи с одного места на другое, например мой пневматический AutoValve или мой автоматизированной системы trafficators .

Червячная передача может быть использована со всеми перечисленными передач. Наиболее часто используемым методом является сетка его с 24 зубьев зубчатого колеса:

Но это может быть легко использована с любым другим зубчатым колесом. Вы можете увидеть некоторые примеры червячных передач закрытых с приверженцем передач внутри сильных корпусов здесь. При правильном интервала, он может быть использован с коническими зубчатыми колесами слишком:

На приведенной выше диаграмме, есть два 12 зубов двойные шестерни конические, используемые. Но это может быть только один двойной конической шестерни или две односпальные передач конические, или даже одинокий коническая шестерня. Можно даже использовать червячной передачи для привода стеллажи, которые могут привести, например, в очень компактный бум расширения механизма:

Конструктор LEGO Education Wedo 1.0 «Гоночный автомобиль»

2. 3 D модель «Гоночный автомобиль»

Сборка червячной передачи из Lego наборов помогает понять основные принципы конструирования простых механизмов, а также разобраться в их полезности.

В этой работе мы выполнили основную задачу - увидели плюсы применения червячной передачи в Lego наборах и рассмотрели все их виды, а также узнали где они применяются в обычной жизни.

Актуальность же, данного проекта, заключается в том, что червячные передачи, подобные тем, которые можно собрать из Lego присутствуют в быту, но мы их не замечаем. После представления данного проекта, надеюсь, многие поймут всю значимость тех материалов, задействованных в нем и станут более внимательными к червячным передачам, используемых вокруг нас.

В предствленной презентации, вы можете наблюдать создание 3D модели "Подъёмное устройство". В данной конструкции применяются также другие различные конструкции, которые подробно описаны и показанны в презентации.

Пиятного просмотра, надеюсь Вам поможет наша разратка.