Кулачковая передача lego wedo

Обновлено: 15.05.2024

Путем исследования к концу занятия обучающиеся должны понять как работает рычажной механизм и как влияет конфигурация кулачкового механизма на ритм барабанной дроби.

на примере конкретной модели обучающиеся должны понять процесс передачи движения и преобразования энергии.

Развивающие

Развивать у обучающихся алгоритмическое мышление, навыки конструирования.

Развивать мелкую моторику, внимательность, аккуратность.

Воспитательные Повышать мотивацию учащихся к изобретательству и созданию собственных проектов. Формировать у учащихся стремления к получению качественного результата. Формировать навыки работы в команде: распределение между собой обязанностей, освоение культуры и этики общения.

Оборудование: ноутбук, м/проектор, экран, конструктор LEGO WeDo , компьютеры с установленным ПО « LEGO WeDo », «Барабан» (лист картона, пластика или металлическая банка)

Формы работы: индивидуальная, индивидуально-групповая.

Этапы занятия

Формируемые УУД

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Целеполагание и мотивация

Регулятивные УУД

( Самоорганизация и организация своего рабочего места )

Личностные УУД

(Осмысление внутренней позиции ученика на уровне положительного отношения к уроку, проявлять интерес к новому учебному материалу)

Коммуникативные УУД

- формулировать собственное мнение;

- устанавливать и сравнивать разные точки зрения, прежде чем принимать решения и делать выбор.

Регулятивные УУД

- определять и формулировать цель деятельности на уроке с помощью учителя.

Познавательные УУД

- строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей;

- выдвигать гипотезы о связях и закономерностях событий, процессов, объектов.

Проверяет готовность кружковцев к занятию.

На прошлых занятиях мы познакомились с вами с зубчатыми передачами, ременными передачами. Сегодня мы познакомимся с еще одним новым для нас механизмом, который применяется в двигателях внутреннего сгорания, в металлорежущих станках и других машинах для воспроизведения сложной траектории движения и выполнения функций управления.

Давай посмотрим, как выглядит этот механизм (сборка механизма)

Из набора выберите все детали, которые показаны на слайде:

Из данных деталей постройте следующую модель:

Для данной модели напишите программу:

Понаблюдайте за движением модели.

Что заставляет колесо двигаться вверх-вниз? Какая деталь используется? Какой она формы?

Эта деталь называется кулачок.

При вращении кулачка, колесо над кулачком движется вверх-вниз, отслеживая форму кулачка. То есть вращение кулачка создает колебательное движение колеса и его оси.

Такой механизм называется кулачковым.

И сегодня мы исследуем с вами работу этого механизма.

Дети собирают механизм по инструкции

Составляют программу и проверяют действие механизма.

Отвечают на вопросы учителя, определяя тему и цель урока.

Установление взаимосвязей

Познавательные УУД

- устанавливать причинно-следственные связи;

- высказываться в устной форме.

Регулятивные УУД

- выполнять учебные действия в материале,

- устанавливать причинно-следственные связи.

Познавательные УУД.

- уметь ориентироваться в своей системе знаний

Прежде чем приступить к конструированию, посмотрим фильм (ПО «LEGO WeDo»)

Беседа по просмотренной анимации:

За счёт чего двигаются руки обезьянки?

Что является источником звука барабанной дроби?

Примеры каких других механизмов, совершающих похожие движения (вверх-вниз), вы можете привести? (Ручной насос, железнодорожный семафор, рука с молотком при забивании гвоздя)

Обезьянка-барабанщица двигает руками вверх-вниз с определённым ритмом. Можно использовать рычаги, чтобы заставить руки обезьянки двигаться вверх и вниз, а кулачки - чтобы сделать эти движения разнообразными.

Расскажите каким образом приводятся в движение руки обезьяны? (Энергия передается от компьютера на мотор. От мотора энергия передается сначала маленькому зубчатому колесу, затем, с поворотом оси вращения на 90° - коронному зубчатому колесу, насаженному на одну ось с кулачками. Кулачки поворачиваются и нажимают на рычаги, которые поднимают и опускают «руки» модели)

Энергия превращается из электрической (компьютера и мотора) в механическую (вращение зубчатых колес, кулачков, движение рычагов).

Как работает кулачок?

Кулачок имеет яйцеобразную форму, поэтому соприкасающаяся с ними деталь совершает колебательное движение.

Кулачко́вый механи́зм — механизм, образующий высшую кинематическую пару, имеющий подвижное звено, совершающее вращательное движение, — кулак (кулачок), с поверхностью переменной кривизны или имеющей форму эксцентрика, взаимодействующей с другим подвижным звеном — толкателем, если подвижное звено совершает прямолинейное движение, или коромыслом, если подвижное звено совершает качание. Кулак, совершающий прямолинейное движение, называется копиром.

Классификация

Кулачковые механизмы подразделяют на 4 группы:

· с плоским толкателем,

Кулачковые механизмы с роликовым толкателем бывают:

дезаксиальные (ось кулачка не под толкателем),

центральные (ось кулачка под толкателем).

Основные характеристики кулачкового механизма — это максимальное перемещение толкателя (угол качания коромысла), максимальная скорость или ускорение исполнительного механизма и закон движения исполнительного механизма.

Применения

Кулачковый механизм применяется в двигателях внутреннего сгорания в газораспределительном механизме, в металлорежущих станках и других машинах для воспроизведения сложной траектории движения рабочих органов и выполнения функций управления, таких как включение и выключение рабочих органов по определённой схеме.

Поэтому возникает необходимость изучения данного механизма в школе. Одним из лучших средств является конструктор Lego Wedo.

Основные конструкции из Lego Wedo для изучения кулачковой передачи.

После рассмотрения кулачкового механизма, основных конструкций ученикам предлагается собрать собственную модель.

-82%

Классификация

Кулачковые механизмы подразделяют на 4 группы:

· с плоским толкателем,

Кулачковые механизмы с роликовым толкателем бывают:

дезаксиальные (ось кулачка не под толкателем),

центральные (ось кулачка под толкателем).

Применения

Основные конструкции из Lego Wedo для изучения кулачковой передачи.

-82%

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

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.

Читайте также: