Виды зубчатых передач лего

Обновлено: 28.04.2024

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:

РАЗДЕЛ «ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ»

ТЕМА: Зубчатые передачи. Виды зубчатых передач.

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.

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):

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.

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.

· Иллюстрации моделей (см рис.1)

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:

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.
ТЕМА: Зубчатые передачи в конструкциях. Карусель

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

· Инструкция модели турникета

Построить по инструкции модель карусели.

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

· Инструкция модели турникета

· Небольшая наклонная плоскость.

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:

· работу махового колеса;

· способы накопления энергии.

· Инструкция модели турникета

· 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»

3) пластина 2 x 2

3) изогнутая балка 1 x 9

1) зубчатая рейка

2) зубчатая балка

3) зубчатая пластина

1) универсальная втулка

1) штифт гладкий

2) штифт с выступами

3) штифт полуось

1О

1) штифт гладкий

2) штифт с выступами

3) штифт полуось

1) штифт гладкий

2) штифт с выступами

3) штифт полуось

1) зубчатое колесо 24

2) зубчатое колесо 48

3) зубчатое колесо 8

1) зубчатое колесо 24

2) зубчатое колесо 48

3) зубчатое колесо 8

1) зубчатое колесо 24

2) зубчатое колесо 48

3) зубчатое колесо 8

1) коронное колесо

2) коническое колесо

3) цилиндрическое зубчатое колесо

1) коронное колесо

2) коническое колесо

3) цилиндрическое зубчатое колесо

1) угловой коннектор

3) угловой коннектор

2) плечо рукояти

изогнутая балка 1 x 9

1О

штифт с выступами

зубчатое колесо 24

зубчатое колесо 48

зубчатое колесо 8

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?

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: