Виды передач в лего ведо

Обновлено: 03.05.2024

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

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.

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?

На прошлом уроке по робототехнике была собрана модель вертолета. Мы познакомились с ведущими моделями отечественного вертолета строения, узнали о характеристиках иностранных конкурентов. Бегло посмотрели вооружение современных вертолетов и узнали о системах маскировки и обмана. На сегодняшнем уроке я предлагаю собрать модель самолета прошлых лет. И немного окунуться в историю …

Самолет ИЛ-2 Штурмовик из Лего ВеДо 9580 и 9585

Далее я предлагаю показать детворе видеоролик про историю создания и использования ИЛ-2. А потом перейти к сборке модели из Lego. Вот видеоролик, который обычно я показываю на уроках:

Схема сборки простая, но на заключительном этапе есть сложный момент. Если вдруг получилось, что после запуска электродвигателя начинает вращаться не винт модели самолета, а самолет Ил-2 целиком — значит вы допустили ошибку во время объединения самолета с базой! Блочный код для среды программирования Lego Education и схема по сборке размещена для СКАЧИВАНИЯ ниже в Doc-формате:

Для наглядности выкладываю небольшое видео о том, как должна работать собранная модель:

(в ближайшее время появится на сайте)

Проект этот вовсе не рекламный, но от финансовой поддержки я бы не отказался! Достаточно перевести любую ненапряжную для вас сумму на карту СберБанка по номеру телефона!

Описание видов передач, которые будут задействованы при сборке модели самолета из Lego 9580

Описание работы ротора на базе wedo 9580

Ро́тор (англ. rotor; от лат. rota «колесо», roto «вращаюсь») — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела (например, ротор двигателя Ванкеля) или отдающие её рабочему телу (например, ротор роторного насоса). Ротор двигателей связан с ведущим валом, ротор рабочих машин — с приводным валом. Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс. Ротор тесно связан с понятием статора.

Зубчатая передача и расчет передаточного значения

В отдельной статье про зубчатую передачу и передаточное число (читать материал) я написал подробное описание теории и расчета на доступном для детей языке и с фотографиями для визуального запоминания.

Каждый учитель робототехники начинает свои занятия по конструированию и программированию в среде Lego с классических инструкций входящих в комплект WeDo. На детских уроках по робототехнике в городе Балашиха я ушел от этой практики. Даже для пробного занятия я стараюсь использовать необычные и интересные проекты на базе WeDo 9580 и 9585. Девчонки и мальчишки начинают осваивать основы lego робототехники с интересной программы по изучению Космоса. На уроках по робототехнике я рекомендую не только заниматься сборкой проектов из Lego и изучением механической части, но и охватить смежные с роботостроением направления. Чтобы разнообразить занятия и заинтересовать детвору робототехникой. Ну а что может быть интереснее для ребят, чем создание космических lego кораблей, роботов первопроходцев и прочих железяк. Через определенный интервал времени ученики группы проходят обязательное тестирование по ориентированию в интерфейсе программы LEGO Education WeDo Software v1.2. Задания тестов я обязательно выложу на сайте. Если будет время, то подготовлю программу онлайн тестирования остаточных знаний по изучению Lego и смежных по роботостроению направлений.

Инструкция по проведению первого урока по Lego WeDo.
Искусственный спутник Земли.

На первом занятие по робототехнике дети будут собирать искусственный спутник земли и знакомится с первыми шагами человечества в Космосе. По механической части урока ребята познакомятся с шестеренками, червяком и червячной передачей. Будет разобрана суть этого типа передачи и для достижения какой цели она применяется.

В космической части урока дети узнают о строение космоса, видах спутников, названии планет и познакомятся с некоторыми особенностями космических тел.

Вступительный текст учителя робототехники (программа по Космосу рассчитана для занятий начинающихся в сентябре или октябре):
Первый цикл робототехнике на базе WeDo 1.0 будет посвящен изучению Космоса, ведь именно в этой сфере применение роботов наиболее перспективно. И именно отсюда пошло развитие робототехники. На нашем первом занятие по робототехнике Lego мы будем создавать искусственные спутники Земли. Но перед началом урока давайте посмотрим небольшой мультфильм про освоение Космоса. 4 октября 1957 года силами ученных СССР был запушен первый искусственный спутник в Мире. Наши любимые Смешарики расскажут об интересных фактах связанных со спутниками и некоторыми другими космическими объектами.
Включаем познавательный мультик СмешарикиПинкод (пока дети смотрят мультфильм, педагог по Lego готовит рабочие места для ребят):

Полученные знания на первом уроке по Lego WeDo 1.0

На пером занятие по конструированию и программированию в WeDo 9580 ребенок в игровой форме получил большой перечень знаний, половину из которых он забудет уже к следующему занятию :))) Поэтому в каждой части программы по робототехнике с изучением Космоса будет проходить повтор старой информации и добавление новых знаний. Так чему же учитель по Lego научит на первом занятии:

Механические элементы в Lego
- Подключение мотора к хабу управления
- Знакомство с винтом, червячным и зубчатыми колесам
Во время урока обязательно сообщите детям особенность червячной передачи!
Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса. Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк.

Наибольшее распространение получили червячные передачи в приводах электротранспорта, подъемно транспортных механизмах, лебедках любых типов, кинематических приводах делительных механизмов станков и механизмов.
- Знакомство со средой разработки LEGO Education
- Понятие Цикл
- Работа с датчиком расстояния (движения)
- Получение и передача информации через экран компьютера
- Сколько планет в Солнечной системе
- Какие бывают спутники
- Когда и кем был запущен первый спутник земли
- Для чего требуются спутники людям
На этом описание первого урока и все инструкции по обучению детей начальным знаниями по роботостроению завершен. Заходите периодически на сайт и проверяйте ресурс на появление новых проектов и уроков. Посмотрите раздел по детскому программированию в среде Scratch и написанию приложений в App Inventor.

Интересные видео по робототехнике

Ссылки на другие уроке по робототехнике в Lego WeDo 1.0
- Программа по изучению Lego — Космоса:
  - Урок № 1. Искусственный спутник Земли (текущая статья)
  - Урок № 1. В стадии подготовки …
  Комментарии к статье:
  
  (записи других туристов возможно будет увидеть если вы зайдете на соседней странице браузера в соц. сеть ВКонтакте)
  
  Читайте также: