Механизмы из шестеренок лего
Обновлено: 18.04.2024
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.
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ Карусель_порядок сборки.docx
v Практическая работа. Создание модели «Карусель».
Выбранный для просмотра документ Зубчатая передача_1 год обучения.docx
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
дополнительного образования детей
«Центр детского творчества»
Простые механизмы. Зубчатая передача.
Работу выполнила: Булимова Елена Анатольевна
МБОУ ДОД «Центр детского творчества» г.Трехгорный
Педагог дополнительного образования
Тема: Простые механизмы. Зубчатая передача.
Тип занятия: занятие изучения и первичного закрепления нового материала.
Вид занятия: комбинированный
Цель: изучение зубчатой передачи, конструирование простого механизма «зубчатая передача движения» и использование его в конструкции.
1. Формировать умение анализировать, рассуждать и ставить эксперименты.
2. Способствовать развитию навыков конструирования, развитие пространственного и логического мышления, мелкой моторики рук.
3. Влиять на формирование коммуникативных навыков у учащихся.
4. Воспитывать трудолюбие и аккуратность в работе по средствам конструктора Lego .
Возрастная категория: 2-3 класс
Планируемые результаты:
· развить познавательные умения и навыки учащихся;
· освоить понятия: шестерня, зубчатое колесо, зубчатая передача, передаточное число;
· собрать и испытать модель;
Умения, характеризующие достижения этого результата:
· формирование практических навыков конструирования моделей с применением зубчатой передачи;
· подготовка и проведение демонстрации модели;
· умение выделять путь решения в зависимости от поставленной задачи;
Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, наглядный, частично-поисковый, исследовательский
Формы организации обучения : фронтальная, групповая.
Оборудование: конструктор Lego Mindstorms NXT – 5 шт, компьютеры с программным обеспечением NXT - G – 5 штук.
Время занятия: 75 минут
Ход занятия:
1. Организационная часть
Слайд 1
Здравствуйте, ребята! Мы продолжаем знакомиться с простыми механизмами.
Слайд 2
Посмотрите внимательно на экран
2. Основная часть (перед детьми стоят наборы Lego )
Скажите, пожалуйста, у нас с вами есть в наборах такая деталь? Найдите ее и покажите мне. Какой формы эта деталь? (Круглой)
На самом деле эта деталь называется – колесо. Но оно не простое, чем это колесо отличается от обычного колеса? (зубчиками). Поэтому это колесо мы назовем «зубчатое колесо» или второе название шестерёнка.
У этого зубчатого колеса есть друзья, которые очень похожи на него. Посмотрите в коробочку и найдите там другие зубчатые колеса.
Покажите их мне.
Слайд 3
Вот такие Зубчатые колеса у нас есть. А чем они отличаются?
Они имеют разное количество зубчиков. Есть прямые зубчики и в форме короны, они так и называются: прямозубые зубчатые колеса и коронное зубчатое колесо.
Ребята, а вы знаете, как зубчатые колеса приветствуют друг друга? А как здороваются люди при встрече? (перечисляют варианты)
Слайд 4
Жмут друг другу руку
А у зубчатых колес нет рук, у них есть зубчики. И если шестеренки стоят рядышком, так что их зубчики соприкасаются – это значит, что они здороваются. Зубья колеса препятствуют скольжению.
Слайд 5
Такое приветствие зубчатых колес по-научному называется зубчатая передача движения.
Все зубчатые колеса должны входить в надежное зацепление друг с другом, чтобы передача (зубчатая пара) могла эффективно работать. Если одну из шестеренок начать двигать в зубчатой передаче, то и вторая тоже начнет двигаться, и чем быстрее двигается одна, тем быстрее двигается и вторая шестеренка. Вот такие дружные детальки.
Слайд 6
Зубчатые колеса используются во многих устройствах, требующих управления вращательным движением и вращающей силой. Например, автомобили, велосипеды, консервные ножи и маятниковые часы.
Слайд 7
Ведущее зубчатое колесо – это колесо, поворачиваемое внешней силой, в данном случае вашей рукой. Любое зубчатое колесо, поворачиваемое другим зубчатым колесом, называется ведомым колесом.
Далее все конструкции учащиеся собирают вместе с педагогом, проводят испытания и делают выводы. Демонстрация презентации продолжается.
v При помощи зубчатых колес можно изменять направление вращения
Слайд 8
Поверните рукоятку на один полный оборот, просчитайте, сколько раз поворачивается маркер положения.
При одном обороте рукоятки маркер положения поворачивается на один оборот (серая ось). Скорость вращения ведущего и ведомого зубчатых колес одинакова, так как у них одинаковое количество зубьев (40): соотношение 1:1.
Ведущая и ведомая шестерни вращаются в противоположных направлениях.
Слайд 9
Маленькое колесо является промежуточным зубчатым колесом. Оно не изменяет скорость вращения большого колеса, оно изменяет только направления его вращения.
При одном обороте рукоятки серая ось поворачивается на один оборот. Скорость вращения ведущего и ведомого колес одинаковая, поскольку у них одинаковое количество зубьев. Передаточное отношение зубчатого зацепления 1:1.
Ведущее и ведомое колеса вращаются в одном направлении. Промежуточное колесо вращается в противоположном направлении.
Слайд 10
Зубчатая передача бывает:
• Зубчатая передача под углом 90 градусов
v При помощи зубчатых колес можно увеличивать или уменьшать скорость вращения
Слайд 11
Увеличение скорости вращения (повышающая зубчатая передача)
Поверните рычаг на один полный оборот и посчитайте, сколько раз повернется маркер положения.
При одном обороте рукоятки (большое ведущее колесо) меньшее колесо поворачивается пять раз. Значит в этом механизме передаточное отношение 1:5. Это повышающая передача. При увеличении передаточного отношения увеличивается скорость вращения ведомого колеса, но уменьшается производимая им сила, то есть возможность поворачивать что-либо.
Слайд 12
Уменьшение скорости вращения (понижающая зубчатая передача)
Посчитайте, сколько раз нужно повернуть рукоятку для того, чтобы маркер положения повернулся один раз.
Если повернуть рукоятку (маленькое ведущее колесо) пять раз, большое ведомое колесо поворачивается один раз. Значит в этом механизме передаточное отношение 5:1. Это понижающая передача. При уменьшении передаточного отношения уменьшается скорость вращения ведомого колеса, но увеличивается производимая им сила, то есть возможность поворачивать что-либо.
v При помощи зубчатых колес можно изменять плоскость вращательного движения
Слайд 13
Пример конической зубчатой передачи.
Две сцепленные конические шестерни передают измененные скорость и силу, под углом 90 градусов.
Слайд 14
Вращение под углом 90.
Ведущее прямозубое зубчатое колесо с 8 зубьями двигает ведомое корончатое колесо с 24 зубьями.
Посчитайте, сколько раз нужно повернуть рукоятку для того, чтобы маркер положения повернулся один раз.
Если повернуть рукоятку три раза (маленькое ведущее колесо) коронное зубчатое колесо поворачивается один раз. Передаточное отношение этого механизма 3:1.
Плоскость вращательного движения меняется на угол 90 градусов. Коронное зубчатое колесо может изменять плоскость вращательного движения, поскольку у него есть специальные криволинейные зубья, позволяющие ему входить в зацепление под углом к ведущему колесу.
Итак, используя систему зубчатых колес (шестерней), можно добиться изменения скорости, направления или силы. Но здесь есть как преимущества, так и недостатки. Например, вы не можете одновременно получать на выходе и увеличение силы, и увеличение скорости.
3. Закрепление новых знаний на практике
v При помощи зубчатых колес можно сделать замечательную игрушку, которая раскручивается за счет зубчатой передачи, и называется КАРУСЕЛЬ.
4. Физкультминутка
Слайд 15
Учащиеся коллективно читают небольшие веселые стихи и одновременно выполняют различные движения, как бы инсценируя их.
Теперь мы с вами готовы к работе. Приступаем к конструированию.
5. Конструирование Карусели
ü А вам нравятся карусели?
ü Что вам нравится в них больше всего?
ü Как вы думаете, какой простой механизм заставляет карусель крутиться?
ü Какие детали нам потребуются для сборки карусель?
Давайте построим карусель!
Слайд 16
Соберите модель карусели А6 и заставьте ее вращаться (обучащиеся вместе с педагогом собирают модель карусели).
Определите вид шестерней и сосчитайте количество зубцов на каждой из них.
Слайд 17
Соберите модель карусели А7 и заставьте ее вращаться (обучащиеся вместе с педагогом собирают модель карусели).
Определите вид шестерней и сосчитайте количество зубцов на каждой из них.
Сравните модели каруселей А6 и А7.
ü Объясните, чем отличаются модели?
ü Как вы думаете, какая карусель будет вращаться быстрее? Почему?
Модель карусели А7 вращается быстрее, потому что используется конфигурация, повышающая скорость, с 40-зубчатой ведущей шестерней и 24-зубчатой ведомой.
6. Практическая работа. Сборка модели «Карусель».
Слайд 18
Обучающиеся собирают конструкцию по предложенному порядку сборки.
Перед началом сборки вместе с педагогом определить вид шестерней.
7. Рефлексия
С какой деталью мы сегодня познакомились?
Как сделать так чтобы одна шестеренка раскручивала другую?
Когда карусель будет крутиться быстрее, а когда медленнее?
Все ли у вас получилось сегодня на занятии? Что не получилось? Какие были трудности?
Слайд 19
Похлопайте себе в ладоши, вы сегодня молодцы!
Слайд 20
- «Технология и физика». Книга для учителя. Перевод на русский язык. Институт новых технологий. Стр.66
- Комплект заданий к набору «Простые механизмы». Книга для учителя. Стр.11
- Упражнение для набора Simple Machines . Основное упражнение: карусель. Lego Education . Стр.2
- Игра пальчиковая «У лягушки дом в пруду». tur - domen . okis . ru / file / tur - domen / igraizo . doc
FAQ по механизмам и шестеренкам LEGO
Справочник по шестеренкам и механизмам LEGO.
В этой теме собрана различная информация о технических элементах Лего.
Здесь можно задавать различные вопросы, на которые по возможности будут отвечать сведущие в этом направлении люди.
Так же приветствуются и рассматриваются идеи на основе которых можно создать дополнительный справочный материал для этой темы
Передаточные числа (модификатор изменения скорости. скорость ведомого вала изменится во столько раз, сколько указано в клетке на пересечении с ведущим)
Передаточные отношения (пример 2:3 - значит за два полных оборота ведущего вала, ведомый сделает 3 полных оборота)
Сводная информационная таблица шестеренок лего:
специальная ш. для механизмов переключения. вместо крестового отверстия - круглое, для свободного вращения на оси. в случае необходимости фиксируется на оси с помощью . механизм зацепления работает в группе с деталями:,,,,
предназначена для защиты механизмов от перегрузок. при застопоривании начинает прокручиваться в холостую
дифференциал шириной 4 у.е. совмещен с шестерней на 16. работает в комплекте с тремя ш. . с 2х сторон оснащен системой блокировки идентичной этой ш.
новый дифференциал шириной 3 у.е. работает в комплекте с тремя ш.
дифференциал старого образца шириной 4 у.е. работает в комплекте с тремя ш.
"Поворотный стол" применяют для установки на модель "стрел" и прочих сложных механизмов. внутренняя шестерня 24 зуба. новый вариант
Наверняка у вас при работе с механизмами и шестеренками возникали ситуации, в которых нужно было соединить в цепочку несколько шестеренок. Но не все шестеренки так просто соединить. Всем известные элементарные пары 8:8, 16:16, 24:24, 40:40, 8:40, 8:24, 24:40, 12:20, 12:36 могут быть выстроены на одном биме/брике.
Все остальные сочетания потребуют конструктивных изысков. И порой нет времени думать над этими сложностями или просто лень.
Цель этой таблицы показать возможные варианты цилиндрического зацепления шестеренок в сочетаниях, которые не могут быть выстроены на одном техник-брике/биме в линию
Пока представлены варианты для бимов
П-существует прямолинейное зацепление
V-Возможные варианты не прямолинейного зацепления
не найдено - пока нет решения
Варианты 20:24
Вариант 40:16
Вариант 12:24
Варианты 8:36
Вариант 8:20
Вариант 12:16
Вариант 12:20
Не смотря на то, что эта пара можеть быть построена в линию для нее нашелся альтернативный подход
Вариант 20:36
Вариант 8:12
Вариант 16:24
Варианты 16:20
Вариант 40:12
Вариант 36:16
Вариант 36:24
Вариант 36:36
Как вариант можно использовать вот эту систему для соединения всех, за редким исключением, шестеренок.
К недостаткам можно отнести не самое удобное закрепление оси в корпусе механизма.
"Неважно, скольких людей я убил.
Важно, что я думаю о еще живых!"
Колесо, а потом и шестерёнка — стали наиболее важными изобретениями для человека. И как уже догадались маленькие ученые зубчатая передача — стала самым популярным типом механизма на Земле. Ее можно встретить по дороге в школу в кабине лифта — именно зубчатая передача мотора двигала первые механизмы лифта. На улице шестеренки встречаются на велосипеде, в машине, автобусе, да практически везде! Для быстрого и емкого знакомства с разновидностями передач предлагаю посмотреть видео:
Типы зубчатой передачи
В наборах Лего Ведо встречаются зубчатые передачи от 8 до 40 зубьев. Как мы уже знаем из видео и по картинке в начале материала, чтобы рассчитать передаточное число на понижение или повышение достаточно разделить количество зубьев между собой.
Если на ведущую шестерёнку подается усилие от мотора, а она в дальнейшем работает с более маленькой передаче — это понижающая зубчатая передача. Наверняка вы часто слышали от папы, что по бездорожью он включает «понижайку» на машине. Такая передача повышает мощность, тягу и уменьшает скорость вращения:
Повышающая зубчатая передача в Лего применяется для увеличения скорости вращения колеса. В жизни ярким примером такой передачи является скоростные 5 и 6 передачи механической коробки в машине. В инструкциях по сборке моделей из лего ярким примером является урок робототехники по сборке вертолета
Это основные зубчатые передачи, которые мы применяем при моделировании с наборами lego wedo. Но на самом деле зубчатых передач очень много. Например, есть реечная передача, с которой мы познакомились на уроке робототехнике программы Космос по созданию игры — Полет сквозь пояс астероидов
Только три вида передач мы применяем в начальных наборах лего ведо. Человечеству же известно невероятное количество видов зубчатых передач:
Какую четвертую передачу, которую мы используем на начальных уроках lego wedo я не назвал, но передача изображена на последней картинке?
Шестерни — это вращающаяся часть механизма в виде зубчатых колёс, входящих в зацепление с другим зубчатым колесом. Конструкция шестерён (зубчатых колёс) позволяет им передавать крутящий момент, то есть силу, которая вызывает вращение.
Соединение с реальным миром
( 5-10 мин. )
Попросите детей найти все детали, которые способны вращаться,
и объясните, что вращающиеся детали могут пригодиться.
Скажите детям, что шестерни — это части механизма (машины), которые заставляют вращаться другие части.
Пусть дети покажут, как работают вращающиеся детали, после чего
попросите детей выложить шестерни в ряд так, чтобы при вращении
одной шестерни вращались все остальные.
Попробуйте задать такие, например, вопросы:
- В какую сторону вращаются шестерни?
- Что происходит, если большую шестерню ввести в зацепление с маленькой шестернёй?
- Что происходит, если сцепить две шестерни одинакового размера?
Скажите детям, что собираетесь прочесть начало рассказа о группе людей, которые готовят планету STEAM к ежедневному приёму посетителей. Можно показать им фото с примером или разыграть сценку при помощи фигурок.
Прочтите вслух следующий рассказ:
"Нам нужна новая калитка, которая улучшит вид планеты и позволит
регулировать поток прибывающих на неё людей", — сказал заведующий планетой, Павел Паркович.
"У меня в гараже есть большие шестерни. Папа принёс их домой с
завода и дал мне. Можно было бы поставить их на новую калитку", —
сказала Таня.
"Отличная идея! У меня ещё есть несколько кирпичей и других
деталей — они тоже пригодятся", — сказал Павел Паркович.
Подсказка:
Разнообразные схемы зацепления зубчатых колёс заставляют
шестерни двигаться медленнее или быстрее, вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Создание модели
( 5-10 мин. )
Покажите детям фото с примером к этапу "Соединение с реальным миром" и попросите их назвать подвижные части.
Попросите их построить собственные модели калиток, которые можно открывать и закрывать.
Совместное обсуждение
( 2-5 мин. )
Попросите детей испытать их калитки и внести в конструкцию улучшения.
Попробуйте задать такие, например, вопросы:
- Как вы открываете и закрываете калитку?
- Может ли в открывающийся проём пройти человечек?
Совершенствование
( 5-10 мин. )
Попросите детей сконструировать двустворчатые калитки, у которых створки открываются влево и вправо одновременно, чтобы пропустить больше людей.
Вы заметили?
Наблюдение за динамикой следующих умений помогает определить,
формируются ли у детей необходимые STEAM-компетенции.
1. Модели без мотора: механизмы и механические передачи из Lego EV3
Здесь собраны модели, в которых изучается работа механизмов и механических передач.
2. Модели с мотором: программируем сервомоторы и запускаем механизмы
Здесь собраны модели, в которых нужно программировать сервомоторы и собирать сложные механизмы.
3. Модели с датчиками: изучаем работу сенсоров и пишем программы на визуальном языке
Здесь изучаем работу датчиков и программируем модели на внешние реакции.
4. Шагающие роботы
Здесь изучаем работу шагающих механизмов из Lego EV3 и собираем модели, которые перемещаются с помощью конечностей.
5. Игры и соревнования
Здесь собраны модели и регламенты к играм и соревнованиям для Lego Education EV3.
6. Захваты
Здесь собраны разные варианты конструкций захватов для набора Lego EV3.
7. Манипуляторы
Здесь найдете инструкции к моделям для манипуляций с различными предметами.
Читайте также: