activity book (gears) part 2 · Ένας ανεμόμυλος μεταφέρει ενέργεια...

1817

mechanical science TM

Τμήμα Γνώσεων

Αλλαγή κατεύθυνσης του άξονα:-

Μηχανική Επι-στήμη: ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ ΜΟΧΛΩΝ της Engino

Education Αλλά, όταν απαιτείται υψηλή ταχύτητα με μεγάλη ακρίβεια τότε οι οδοντωτοί

τροχοί είναι η καλύτερη λύση. Πώς θα πρέπει να διαμορφωθεί το σχήμα τους για μεταφορά

κίνησης 90 μοιρών;

Στις περισσότερες μηχανές, η κατεύθυνση της κίνησης στην εισαγωγή και την παραγωγή διαφέ-

ρει. Αυτό είναι άλλο ένα χαρακτηριστικό των απλών μηχανών: η ικανότητα τους να αλλάζουν

την κατεύθυνση της κίνησης. Ιδανικός μηχανι-σμός για αυτό είναι οι συνδέσεις οι οποίες επεξη-γούνται λεπτομερώς στο πακέτο

. , Οδοντοτροχοί που μεταφέρουν

την περιστροφή σε γωνιά 90˚

Η ομοιότητα της αριστερής και της πάνω εικόνας είναι το σχήμα των οδοντοτροχών. Είναι σε σχήμα V το οποίο τους επιτρέπει να ενώνονται αποτελεσματικά όταν βρίσκονται σε κάθετη θέση μεταξύ τους, δηλαδή σε γωνιά 90 . Αυτό το είδος, οι κωνικοί οδοντωτοί τροχοί είναι ένας από τους πιο χρήσιμους τύπους οδοντοτροχών αφού έχει πολλές εφαρμογές. Πάρε ως παράδειγμα το παρασοδιακό τρυπανάκι χειρός στην πιο κάτω εικόνα. Οι κωνικοί οδοντοτροχοί μας επιτρέπουν να γυρνάμε το χερούλι σε κατεύθυνση που μας βολεύει. Έχεις προσέξει τη διαφορά στη διάμετρο των δύο κωνικών οδοντοτροχών; Γιατί άραγε οι οδοντοτροχοί στο τρυπανάκι χειρός δεν έχουν το ίδιο μέγεθος;

˚

Το εσωτερικό ενός κινητήρα με κωνικούςοδοντοτροχούς σε πιο αποτελεσματικόσχεδιασμό

Τι είναι ο ΚΩΝΙΚΟΣ ΟΔΟΝΤΩΤΟΣ ΤΡΟΧΟΣ και τι κάνει;

Τι είναι ο ΑΠΛΟΣ ΟΔΟΝΤΟΤΡΟΧΟΣ και ο ΟΔΟΝΤΟΤΡΟΧΟΣ-ΚΟΡΩΝΑ και ποιες οι διαφορές τους;

έλεγξε τι έχεις μάθειΈλεγχος Γνώσεων

Οι οδοντοτροχοί-κορώνεςτης Engino

Μεταφορά κίνησης

Εισαγωγή

Ήξερες ότι τα ελικόπτερα δεν έχουν ένα έλικα μόνο αλλά δύο; Ο μεγάλος έλικας κάνει το ελικόπτερο να πετά ενώ ο μικρός περιστρέφεται σε διαφορετική κατεύθυνση! Μπορεί να είναι μικρός αλλά χωρίς αυτόν, το ελικόπτερο δεν θα μπορούσε να απογειωθεί! Ο έλικας στην ουρά χρειάζεται για να ισορροπεί το ελικόπτερο, διαφορετικά θα στριφογύριζε στον αέρα! Έχεις ποτέ σκεφτεί πώς αυτός ο μικρός έλικας λειτουργεί; Προσομοίωσε αυτή τη πτήση φτιάχνοντας το δικό σου ελικόπτερο Engino και βρες πώς κινείται ο έλικας στην ουρά αφού είναι τοποθετημένος μακριά από την κεντρική μηχανή.

Διαδικασία:1.

εγχειρίδιο κατασκευής: ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ της Engino

2. Παίξε με το μοντέλο σου και δες πώς λειτουργεί. Τι παρατηρείς όταν γυρνάς το χερούλι που βρίσκεται στην ουρά του ελικόπτερου; Δοκίμασε να γυρίσεις τον κεντρικό έλικα με το χέρι σου. Τι παρατηρείς; [1]

3. Μέτρησε με ένα χάρακα την απόσταση μεταξύ του στρόφαλου και του κεντρικού έλικα. Μέτρησε επίσης και το μήκος του μακρύτερου άξονα Engino. [2]

Ακολούθησε προσεκτικά τα βήματα των σελίδων 11-12 στο

και φτιάξε ένα ελικόπτερο.

Το ελικόπτερο Σινούκ δεν έχει έλικαστην ουρά του αφού ανυψώνεται μεδύο μεγάλους έλικες οι οποίοιπεριστρέφονται αντίθετα

Πείραμα 4: ΕλικόπτεροΠώς μπορείς να μεταφέρεις την περιστροφή σε ένα μακρινό σημείο.

Ανακάλυψε...

Απαιτούμενα υλικά:

1. Τα κομμάτια Engino.

2. Εγχειρίδιο κατασκευής: ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ της Engino

Ελικόπτερο

4. Πώς δημιουργήσαμε μεγαλύτερο άξονα; [3]

απόσταση από το στρόφαλομέχρι τον κεντρικό έλικα

μήκος του μακρύτερουάξονα Engino

Το μοντέλο ελικόπτερουτης Engino

Παραδοσιακό τρυπανάκι χειρός

Κατασκευή Πρόκληση

Αν θες να βρεις πως συνδυάζονται οι κωνικοί οδοντοτροχοί για να παρά-ξουν έργο, προσπάθησε να φτιάξεις ένα «μίξερ χειρός» και δες πώς μετα-φέρεται η δύναμη από την μονή είσο-δο στη διπλή έξοδο. Ακολούθησε τα βήματα στις σελίδες 9-10 του βιβλίου οδηγιών κατασκευής: ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ της Engino και φτιάξε το δικό σου χειροκίνητο μίξερ.Κέρδισε 2 βαθμούς αν το κατασκευάσεις σωστά.

Μίξερ χειρός που χρησιμοποιείταιστις περισσότερεςκουζίνες

Οι βασικοί οδοντωτοί τροχοί που ενώνονται ο ένας δίπλα στον άλλο ονομάζονται απλοί όπως και οι οδοντοτροχοί Engino. Όμως, όπως έχεις δει προηγουμένως, οι οδοντοτροχοί Engino μπορούν να μεταφέρουν την περιστροφή σε γωνιά 90 , όπως οι κωνικοί. Αυτό το είδος είναι παρόμοιο με τους οδοντοτροχούς που χρησιμοποιούνταν στους μύλους παλαιότερα αφού κατασκευάζονταν εύκολα από ξύλο. Σήμερα, τέτοιοι οδοντοτροχοί μπορεί να είναι φτιαγμένοι με ακρίβειααλλά είναι υποδεέστεροι από τους κωνικούς οδοντοτροχούς γιατί λόγω τριβής χάνουν περισσότερη ενέργεια . Παρά όλα αυτά, ο σχεδιασμός του έχει το σκοπό του, που σε μερικές εφαρμογές το κάνει ουσιαστικά καλύτερο. Οι οδοντοτροχοί Engino ανήκουν στη κατηγορία των οδοντωτών τροχών-κορώνων εξαιτίας του ιδιαίτερου τους σχήματος.

˚

σελίδασελίδα

δραστηριοτήτωνβιβλίοοδοντωτοί τροχοί

κινητήριος άξοναςεισαγωγής

σταυρός

κινητήριος άξοναςπαραγωγής

2019

Τεστ Γνώσεων 4

Το καλοκαίρι είναι υπέροχο αφού απολαμβάνουμε τον ήλιο, τη θάλασσα και τα παγωτά περισσότερο από κάθε άλλη εποχή! Όμως, τι γίνεται όταν η θερμοκρασία είναι πολύ ψηλή και είσαι στο σπίτι χωρίς κλιματιστικό; Οι περισσότεροι χρησιμοποιούν ανεμιστήρα για να τους δροσίσει! Προσπάθησε να φτιάξεις τον δικό σου ανεμιστήρα υψηλής ταχύτητας για να αντιμετωπίσεις τον καύσωνα του καλοκαιριού. Αν δυσκολευτείς, δοκίμασε τον ανεμιστήρα υψηλής ταχύτητας της Engino στις σελίδες 13-15 of του βιβλίου

! (2 )οδηγιών κατασκευής: ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ και

κέρδισε βαθμούς βαθμοί


Παρατηρήσεις & άλλες δραστηριότητες

1) Ποιο μέρος του ελικόπτερου περιστρέφεται γρηγορότερα; Ο στρόφαλος ή ο έλικας;

2) Μέτρησε πόσες φορές περιστρέφεται ο κεντρικός άξονας όταν ο στρόφαλος κάνει 5 ολοκληρωμένες περιστροφές. Για σωστές μετρήσεις γύρνα τον στρόφαλο αργά.

3) Σύγκρινε τα αποτελέσματα σου με τις απαντήσεις σου στην δραστηριότητα 2 στο μέρος «παρατηρήσεις» του πειράματος με το καρουσέλ (σελίδα 16). Τα αποτελέσματα σου αυτή τη φορά είναι τα ίδια; Γιατί;

4) Χρησιμοποιώντας τις γνώσεις που απέκτησες μέχρι τώρα, υπολόγισε το λόγο ταχυτήτων του ελικόπτερου σου. Σημείωσε τις σκέψεις σου και τους υπολογισμούς σου πιο κάτω.

περιστροφές κεντρικού έλικα

Μοντέλο ανεμιστήρα υψηλής ταχύτητας Engino

Τμήμα Γνώσεων

Επεκτείνοντας τον άξοναΣε πολλά μηχανήματα, η πηγή ενέργειας δεν είναι

απευθείας συνδεδεμένη με την έξοδο. Ένα καλό παράδειγμα είναι τα αυτοκίνητα στα οποία η μηχα-

νή (πηγή ενέργειας/εισαγωγής) βρίσκεται στο καπό ενώ η κίνηση παράγεται στους μπροστινούς

ή πίσω τροχούς. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρειαζόμαστε απευθείας ενέργεια προς το α-

παιτούμενο σημείο επεκτείνοντας τον άξονα. Στα λόγια φαίνεται εύκολο! Το μόνο που πρέπει να κά-νουμε είναι να κατασκευάσουμε μεγαλύτερο άξονα

που θα μεταφέρει δύναμη και κίνηση από το ένα σημείο στο άλλο. Πώς μπορούμε, λοιπόν, να το

επιτύχουμε με τα κομμάτια Engino;

Ένας ανεμόμυλος μεταφέρει ενέργεια από τις λεπίδες στην αντλία νερού μέσα στο έδαφος μέσω ενός πολύ μεγάλου άξονα

Το σετ Engino που έχεις περιλαμβάνει μερικούς άξονες διαφορετικού μήκους και 4 ενώσεις, τα μικρά κυλινδρικά γκρίζα κομμάτια που δέχονται τον άξονα και στις δύο τους πλευρές. Αυτό το κομμάτι χρησιμοποιήθηκε και στα δύο μοντέλα του καρουσέλ και του ελικόπτερου για να μεταφέρουμε τη κίνηση σε απόσταση. Όπως θα έχεις προσέξει, η λέξη άξονας χρησιμοποιείται για να περιγράψει περισσότερα από ένα μέρη μιας μηχανής. Ο

είναι ειδικός άξονας ο οποίος μεταφέρει δύναμη και ροπή, αντίθετα με ένα απλό

στον οποίο απλά ενώνονται τροχοί.

κινητήριος άξονας

άξονα,

Οι άξονες Engino μπορούν να συνδεθούν μεταξύτους για να δημιουργήσουν έναν μεγαλύτερο

Σε μερικές περιπτώσεις πρέπει να αλλάξουμε την κατεύ-θυνση του , και αυτό μπορεί να επιτευχθεί σε γω-νιά 90 με τους κωνικούς οδοντοτροχούς, όπως έχουμε

μάθει. Γίνεται αλλαγή σε άλλες γωνιές; Είναι πιθανόν να αλλάξει ο άξονας περιστροφής χωρίς τη χρήση

οδοντοτροχών;

άξονα˚

Οι μηχανικοί έχουν βρει έναν έξυπνο τρόπο να συνδέουν δύο και να αλλάζουν τον περι-

στροφής. Αυτό το είδος ένωσης ονομάζεται και αποτελείται από ένα ζεύγος αρθρώσεων

σε σχήμα U που βρίσκονται κοντά η μια στην άλλη, δημι-ουργούν γωνιά 90 μεταξύ τους και ενώνονται με ένα εν-

διάμεσο άξονα. Πιστεύετε ότι η ιδέα αυτή βασίζεται στο σχεδιασμό των αναρτήρων από την αρχαιότητα.

κινητήριους άξονες άξονααρθρωτός

σύνδεσμος

˚

Ο κύριος άξονας κίνησης ενός αυτοκινήτουμεταδίδει δύναμη στους πίσω τροχούς

Ζευγάρι αρθρωτών συνδέσεων που μετακινούν τον άξονα περιστροφής παράλληλα

Αρθρωτός σύνδεσμοςΑνεμιστήρας


Μια γωνιακή μετατόπιση του άξονα περιστροφήςαπό μια γωνία θ



2221


Αν ρίξεις μια ματιά στα μοντέλα που φτιάξαμε, θα δεις ότι χρησιμοποιήσαμε ακόμα ένα κομμάτι το οποίο μοιάζει με βίδα. Όπως βλέπεις στην αριστερή εικόνα, αυτή η βίδα ενώνεται με δύο άξονες, ένα σε κάθε πλευρά. Αλλά, για ποιο σκοπό συγκεκριμένα σχεδιάστηκε αυτό το κομμάτι;

Ο ατέρμονας κοχλίας Engino

Σύστημα ατέρμονα κοχλία - οδοντοτροχού:Ο ατέρμονας κοχλίας είναι ένα ειδικός οδοντοτροχός

που μπορεί να μειώσει τη ταχύτητα περιστροφής (rpm) κατά πολύ περισσότερο από ότι ένας απλός συρμός ο-

δοντοροχών. Το είδος αυτό παίρνει πολύ λιγότερο χώρο, αυξάνει τη ροπή και αλλάζει την κατεύθυνση του άξονα

περιστροφής κατά 90 . Το σύστημα αποτελείται από δύο μέρη, τον ατέρμονα κοχλία που έχει τη μορφή βίδας,

μιας από της απλές μηχανές, και τον απλό οδοντοτροχό. Στη δεξιά εικόνα, μπορείς να δεις ένα τέτοιο σ

˚

ύστημα σε παλιό γερανό ναυπηγείου.

Μάθαμε ότι ο Λ.Τ. εκφράζει το ποσό μείωσης (ή αύξησης) της ταχύτητας του κινητήριου οδοντοτροχού σε σχέση με τη ταχύτητα εισαγωγής. Λ.Τ. έχει και το σύστημα ατέρμο-να κοχλία-οδοντοτροχού. Με μια πλήρη περιστροφή του ατέρμονα κοχλία, ο οδοντοτροχός θα κινηθεί μόνο κατά ένα δόντι. Αυτό σημαίνει πως αν χρησιμοποιήσουμε έναν οδοντοτροχό με 50 δόντια, θα έχουμε μείωση της ταχύ-τητας κατά 50 φορές, αφού θα πρέπει να περιστρέψουμε τον κοχλία 50 φορές για 1 περιστροφή του οδοντοτροχού.

Σε ένα σύστημα ατέρμονα κοχλία, ηπεριστροφή μπορεί να αλλάξει κατά 90˚

ατέρμονας κοχλίας

οδοντοτροχόςl

Τα συστήματα ατέρμονα κοχλία-οδοντοτροχού έχουν πολλές εφαρμογές κυρίως όταν απαιτείται μεγάλη μείω-ση ταχύτητας, όπως στα κιβώτια ταχυτήτων των κινητή-ρων. Ένα πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι λειτουργεί μόνο προς μια κατεύθυνση, αυτή του ατέρμο-να κοχλία Αν προσπαθήσεις να γυρίσεις τον οδοντοτρο-χό, το σύστημα θα κλειδώσει και δεν θα κινηθεί! Αυτό εί-ναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε περιπτώσεις όπου χρειαζόμαστε μια ασφαλή λειτουργία μιας κατεύθυνσης, όπως στους γερανούς. Από την άλλη, υπάρχει και το μειονέκτημα της αύξησης της τριβής με αποτέλεσμα να χρειάζεται μόνιμη λίπανση. Μπορείς να μάθεις περισσότερα για τους ατέρ-μονες κοχλίες και τις βίδες Μηχανική Επιστήμη: &

.

στο πακέτο μας

ΒΙΔΕΣ ΚΟΧΛΙΕΣ.

Όταν ο ατέρμονας κοχλίας Engino συνδεθεί μετον μέτριο οδοντωτό τροχό, οι περιστροφές ανάλεπτό του άξονα εισόδου μειώνονται κατά 18!

πάχος σπείρας

Άλλα είδη οδοντωτών τροχώνΥπάρχουν περισσότερα είδη οδοντωτών τροχών, το κα-θένα για συγκεκριμένη χρήση. Μέχρι τώρα, έχουμε δει το βασικό απλό οδοντοτροχό, τον κωνικό οδοντοτροχό, την κορόνα και τον ατέρμονα κοχλία. Τα δόντια του α-πλού οδοντωτού τροχο΄θ μπορούν να τροποποιηθούν για μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας και είναι γνωστοί ως ελικοειδείς οδοντωτοί τροχοί επειδή τα δόντια τους είναι κυρτά.

Σύστημα ατέρμονα κοχλία-οδοντοτροχούσε παλιό γερανό ναυπηγείου Γνώριζες ότι;

Άλλη μια διάταξη οδοντω-τών τροχών που έχει συγκε-κριμένη εφαρμογή είναι το

, γνωστό και ως

. Αυτή η σύνθετη διάταξη περιλαμβάνει ένα ή περισ-σότερους εξωτερικούς οδο-ντοτροχούς ( ) οι ο-ποίοι περιστρέφονται γύρω από έναν κεντρικό οδοντο-τροχό ( ). Συνήθως, οι

τοποθετούνται σε ένα κινητό βραχίονα ο οποί-ος μπορεί να περιστραφεί σε σχέση με τον . Στην δεξιά εικόνα υπάρχει και έ-νας εξωτερικός

( ) ο οποίος ενώνεται με τους

. Ένα πλεονέκτη-μα αυτής της διάταξης είναι το γεγονός ότι είναι συμπα-γής και μπορεί να μεταφέρει μεγάλα φορτία. Άλλος ένας παράξενος τύπος είναι οι μη κυκλικοί ο-δοντοτροχοί στην δεξιά εικόνα και χρησιμοποι-ούνται σε κλωστοϋφαντουργικές μηχανές.

ηλιακό σύστημασεληνιακό σύστη-

μα

πλανήτες

ήλιοπλανήτες

ήλιο

δακτύλιος οδοντοτροχός στεφάνη

πλανήτες

Οδοντωτός κανόνας και οδοντοτροχός:Σε πολλές μηχανές, υπάρχει η ανάγκη για μετατροπή της περιστροφικής κίνησης σε γραμμική, δηλαδή κίνηση σε μια ευθεία γραμμή. Άλλες μηχανές μπορούν να το κάνουν αυτό, όπως είναι ο στρόφαλος ή το έκκεντρο, ακόμα και οι συνδέσεις. Όμως, υπάρχουν και οδοντωτοί τροχοί που μπορούν να το κάνουν με ακρίβεια επιτρέποντας πλήρη έλεγχο σε κάθε θέση! Αυτοί ονομάζονται . οδοντωτός κανόνας και οδοντοτροχός

Μηχανισμός οδοντωτού κανόνακαι οδοντοτροχού

οδοντωτός τροχός

οδοντωτόςκανόνας

Με τα Engino σου μπορείς να συναρ-μολογήσεις ένα σύστημα

.

16-17

!

οδοντωτού κανόνα και οδοντοτροχού Μπορείς να φτιάξεις μια μηχανή για να το χρη-σιμοποιήσεις; Στις σελίδες του βιβλίου οδηγιών κατασκευής, μπο-ρείς να βρεις ένα μοντέλο περι-στρεφόμενης πινακίδας Δοκίμασε το και κέρδισε 2 βαθμούς αν το κάνεις σωστά.

Τι είναι ο αρθρωτός σύνδεσμος και που χρησιμοποιείται;

Τι είναι ο μηχανισμός ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ- ΟΔΟΝΤΟΤΡΟΧΟΥ και ποια τα πλεονεκτήματα του;

Τι είναι το σύστημα ΟΔΟΝΤΩΤΟΥ ΚΑΝΟΝΑ-ΟΔΟΝΤΟΤΡΟΧΟΥ και γιατί εφευρέθηκε;

έλεγξε τι έχεις μάθειΈλεγχος Γνώσεων

Μη κυκλικοίοδοντοτροχοί

οδοντωτός τροχός

οδοντωτός κανόνας

Ο μηχανισμός οδοντωτού κανόνα καιοδοντοτροχού Engino

πλανήτεςήλιος

εξωτερικόςδακτύλιος

Ηλιακό σύστημαοδοντοτροχών

Απλοίοδοντοτροχοί

Ελικοειδής οδοντωτοί τροχοί σεκιβώτιο ταχυτήτων




2423

Άσκηση 3

Συμπλήρωσε το διάγραμμα με λέξεις από το γκρίζο κουτί. (3.5 βαθμοί)


Ώρα για το τελικό Τεστ Γνώσεων!

Σίγουρα θα σου άρεσε το βιβλίο και να είχες ένα ευχάριστο ταξίδι στον υπέροχο κόσμο των οδοντωτών τροχών! Πριν πούμε αντίο, ας ελέγξουμε τι έμαθες μέσα από όλες αυτές τις δραστηριότητες. Βάλε τα δυνατά σου για να λύσεις τις ασκήσεις που ακολουθούν, γράφοντας τις απαντήσεις σου στο χώρο που δίνεται. Μπορείς να βρεις τις λύσεις στο τέλος του βιβλίου (σελίδες 30-31) και για κάθε σωστή απάντηση, θα κερδίζεις τους βαθμούς που βρίσκονται σε παρενθέσεις. Πρόσθεσε όλους σου τους βαθμούς (συμπεριλαμβανομένων και των προηγούμενων ασκήσεων) και αξιολόγησε τον εαυτό σου σαν Μηχανικός Επιστήμονας, στο κλάδο των Οδοντωτών Τροχών!

A Γ

B

τρελός οδοντωτός τροχός,κινητήριος οδοντοτροχός, διάμετρος,κινούμενος οδοντοτροχός

ταχύτητα εξόδου, ενώνονται, κινητήριος,ανάμεσα, κινούμενο, αντεστραμμένη,κατεύθυνση περιστροφής, διατηρήσουμε,μεγαλύτερος, τρελός οδοντοτροχός

Άσκηση 4Δεξιά βλέπεις ένα βασικό συρμό οδοντωτών τροχών ο οποίος μεταφέρει κίνηση από τον μικρότερο οδοντοτροχό στον μεγαλύτερο μέσω του μέτριου. Μπορείς να εισηγηθείς ένα τρόπο να μεταφέρουμε την κίνηση από ένα σημείο σε ένα άλλο μακρινό σημείο και ταυτόχρονα να διατηρείται η ίδια κατεύθυνση περιστροφής; Εξήγησε την ιδέα σου και ζωγράφισε την στο πράσινο κουτί. (2 βαθμοί)

Άσκηση 5

Σημείωσε τις διαφορές και τις ομοιότητες μεταξύ των τροχαλιών και των οδοντωτών τροχών. (2.5 βαθμοί)

Άσκηση 6

Τα ηλεκτρικά τρυπάνια όπως αυτό τις εικόνας λειτουργούν με τη βοήθεια οδοντοτροχών. Μπορείς να αναγνωρίσεις το σύστημα οδοντοτροχών που χρησιμοποιείται σε αυτό το μηχάνημα; Γιατί χρησιμοποιείται το συγκεκριμένο σύστημα; Εξήγησε πώς λειτουργεί και ποια είναι τα χαρακτηριστικά του. (2 βαθμοί)

ρίζα, κύκλος βήματος, βήμα, σημείο βήματος, δόντι, κυκλικό πάχος, κύκλος βήματος

Άσκηση 1

(α) Συμπλήρωσε την εικόνα χρησιμοποιώντας τις λέξεις στο γκρίζο κουτί. Μπορείς να δείξεις τη κατεύθυνση των οδοντωτών τροχών B και Γ με τόξα; (2 βαθμοί)

Άσκηση 2

Συμπλήρωσε τις πιο κάτω προτάσεις χρησιμοποιώντας τιςκατάλληλες λέξεις από το γκρίζο κουτί. (3 βαθμοί)

Όταν δύο οδοντωτοί τροχοί ..................... απευθείας, η .......................................... είναι ...................... Αν θέλουμε να ..................... την ίδια κατεύθυνση περιστροφής, ένας ...................................... πρέπει να τοποθετηθεί ..................... στους άλλους οδοντοτροχούς. Για να αυξήσουμε την ........................................, ο ..................... οδοντοτροχός πρέπει να είναι .......................... από τον ..................... και αντίθετα.

(β) Ποιος είναι ο ρόλος του τρελού οδοντωτού τροχού; (1 βαθμός)



2625


Άσκηση

Πιο κάτω, υπάρχουν τρεις στήλες: μια με εικόνες οδοντοτροχών, η δεύτερη με τα ονόματα τους και η τρίτη με τα χαρακτηριστικά τους. Μπορείς να ενώσεις κάθε οδοντοτροχό με το όνομα και τα χαρακτηριστικά του;

Άσκηση 8

Σχεδίασε ένα σύστημα με δύο οδοντωτούς τροχούς όπου η ταχύτητα εξόδου αυξάνεται κατά 10 φορές. Απλά σχεδίασε δύο κύκλους που να αντιπροσωπεύουν τον κάθε οδοντοτροχό. Πόσα δόντια έχουν οι δύο οδοντοτροχοί; Δίπλα από τον καθένα, γράψε τον αριθμό των δοντιών του και το ρόλο του (κινητήριος ή κινούμενος). (2 βαθμοί)

7

(3 βαθμοί)

Άσκηση

Το πιο κάτω σύστημα περιλαμβάνει 4 δόντια, οι Β και Δ έχουν 20 και ο Γ 40 δόντια

α Μπορείς να υπολογίσεις το λόγο ταχυτήτων αυτού του συστήματος οδοντωτών τροχών; (2 βαθμοί)

β) Αν η διάμετρος του οδοντοτροχού Β είναι 200 mm, μπορείς να βρεις τις διαμέτρους των Α, Γ και Δ; (1 βαθμός)

γ) Αν ο οδοντωτός τροχός Δ περιστρέφεται με 4000 στροφές το λεπτό, ποια είναι η ταχύτητα του Α; (1 βαθμός)

Άσκηση 10

Πιο κάτω υπάρχει ένας συρμός οδοντωτών τροχών όπου ο Α είναι ο κινητήριος και περιστρέφεται αριστερόστροφα όπως δείχνει το βέλος.

α) Προς ποια κατεύθυνση περιστρέφεται ο οδοντοτροχός B;

Δείξε την κατεύθυνση και με βέλος. (1 βαθμός)

β) Προς ποια κατεύθυνση περιστρέφεται ο οδοντοτροχός Γ; Δείξε την κατεύθυνση και με βέλος. (1 βαθμός)

γ) Ο οδοντοτροχός Γ περιστρέφεται πιο γρήγορα ή πιο αργά από τον οδοντοτροχό A? Εξήγησε γιατί. (1 βαθμός)

9

οδοντωτούς τροχούς. Ο οδοντοτροχός Α είναι ο κινητήριος και έχει 80 .

)

A

Γ

Δ

B

A

Γ

B

Κωνικόςοδοντοτροχός

Τρελός οδοντοτροχός

Ατέρμοναςκοχλίας

Κιβώτιοταχυτήτων

Οδοντωτόςκανόνας

Σύστημααλυσοκίνησης

Συρμός με ένα ή περισ-σότερους σύνθετους ο-δοντωτούς τροχούς που αλλάζει σημαντικά τη ταχύτητα περιστροφής (αύξηση ή μείωση)

Μετατρέπει την περιστροφική κίνηση σε γραμμική

Λειτουργεί μόνο προς μια κατεύθυνση και μειώνει τη ταχύτητα κατά πολύ

Συνδέει δύο οδοντοτρο-χούς που είναι σε από-σταση με αλυσίδα, και διατηρεί την ίδια κατεύ-θυνση περιστροφής

Αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής κατά 90˚.

Διατηρεί την ίδια κατεύθυνση περιστροφής μεταξύ των δύο οδοντοτροχών.



2827

Σχόλια και Λύσεις

Τι είναι ακριβώς ο οδοντωτός τροχός;

Πείραμα 1[1] Βήμα 1, σελίδα 3: Το πακέτο Μηχανική Επιστήμη: ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ της Engino περιλαμβάνει οδοντωτούς τροχούς-κορώνες σε τρία διαφορετικά μεγέθη (μικρό, μεσαίο, μεγάλο).[2] Βήμα 3, σελίδα 3: Όταν ο στρόφαλος γυρνά δεξιόστροφα, το φορτίο ανυψώνεται ενώ όταν γυρνά αριστερόστροφα, το βάρος χαμηλώνει. Αυτό εξαρτάται από την κατεύθυνση προς την οποία μαζεύεται το σχοινί πάνω στον άξονα, και γι΄ αυτό και η απάντηση μπορεί να αντιστραφεί![3] Βήμα 4, σελίδα 3: Ο στρόφαλος συμπληρώνει 36 περιστροφές. Δεν είναι τόσο δύσκολο να γυρίσουμε τον στρόφαλο και το φορτίο ανυψώνεται με μια μέση ταχύτητα.

Παρατηρήσεις & άλλες δραστηριότητες (σελίδα 4)1)

δόντια του B 10 1Λ.Τ.1 = = = δόντια του A 60 6 δόντια του Δ 10 1Λ.Τ. 2 = = = δόντια του Γ 30 3

Η ταχύτητα εξόδου αυξάνεται 18 φορές και έτσι ο οδοντωτός τροχός Δ θα κάνει 1800 rpm.

Τι είναι η περίμετρος;

(1) σελίδα 11 Μικρός οδοντοτροχός Μέτριος οδοντοτροχός Μεγάλος οδοντοτροχός

(2) σελίδα 12

Πείραμα 3 [1] Βήμα 2, σελίδα 15: Όταν γυρνά ο στρόφαλος, το καρουσέλ περιστρέφεται.[2] Βήμα 3, σελίδα 15: Όταν ο στρόφαλος γυρνά γρηγορότερα, οι θέσεις ανυψώνονται μέχρι την κορυφή του καρουσέλ λόγω της φυγόκεντρου δύναμης η οποία εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του καρουσέλ και βιώνεται ως μια εξωτερική δύναμη μακριά από τον άξονα περιστροφής.

Παρατηρήσεις & άλλες δραστηριότητες1)

2) Τα αποτελέσματα στη στήλη «Περιστροφές στρόφαλου» είναι τα ίδια με αυτά της στήλης «Περιστροφές καρουσέλ» γιατί ο μέτριος οδοντοτροχός μεταξύ των δύο μικρότερων είναι στην ουσία ένας ‹τρελός› οδοντοτροχός που δεν έχει καμία επίδραση στην γενική ταχύτητα. Παρόλο που ο μέτριος οδοντοτροχός μειώνει τηνταχύτητα αφού κινείται από τον μικρότερο, στη συνέχεια γίνεται ο κινητήριος του άλλου μικρούοδοντοτροχού αυξάνοντας την ταχύτητα στα αρχικά της επίπεδα.

Βλέπουμε ότι ο λόγος των δοντιών είναι περίπου ο ίδιος με το λόγο της διαμέτρου για κάθε περίπτωση.

Αλλαγή στην κατεύθυνση περιστροφής


1 1 1Ο.Λ.Τ. = Λ.Τ.1 x Λ.Τ.2 = x = 6 3 18

A

Γ

Δ

B

18

4.2cm

14cm

6

1.6cm

5.4cm

30

6.6cm

22cm

5

3

1.6

2.625

4.125

1.57

2)δύναμη χρειάζεται για να γυρίσει ο στρόφαλος και να ανυψωθεί το φορτίο γρηγορότερα (π.χ. περ.3: ο κινητήριος είναι μεγαλύτερος από τον κινούμενο, άρα ο στρόφαλος γυρνά δύσκολα ενώ το βάρος ανυψώνεται γρήγορα).

Τεστ Γνώσεων 1 (2 βαθμοί)Για να αυξήσουμε την ταχύτητα, ο κινητήριος οδοντωτός τροχός πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον κινούμενο, ενώ για να μειωθεί η ταχύτητα, ο κινούμενος οδοντοτροχός πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον κινητήριο. Αλλά, ότι κερδίζεται σε ταχύτητα, χάνεται σε δύναμη.

Παρατηρήσεις & άλλες δραστηριότητες1) σελίδα 10

Γενικά, όσο πιο μεγάλος είναι ο κινητήριος οδοντοτροχός σε σχέση με τον κινούμενο, τόση περισσότερη

Λόγος ταχυτήτων και κιβώτια ταχυτήτων

Περίπτωση 1 = 105 περιστροφές στρόφαλου, ευκολότερο, πιο αργόΠερίπτωση 2 = 11 περιστροφές στρόφαλου, δυσκολότερο, γρηγορότεροΠερίπτωση 3 = 7 περιστροφές στρόφαλου, το πιο δύσκολο, το γρηγορότεροΠερίπτωση 4 = 155 περιστροφές στρόφαλου, το ευκολότερο, το πιο αργόΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι απαντήσεις σου μπορεί να διαφέρουν ελάχιστα αλλά οι παρατηρήσεις πρέπει να είναι οι ίδιες.

2) Για παράδειγμα, στην περίπτωση 1, ο μέτριος κινητήριος οδοντοτροχός καθοδηγεί τον μικρό ο οποίος στηρίζεται στον ίδιο άξονα με τον μεγαλύτερο οδοντοτροχό, που με τη σειρά του καθοδηγεί τον μικρό κινούμενο οδοντοτρο-χό. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα αυξάνεται. Από την άλλη, στις περιπτώσεις 3 και 4, η ταχύτητα μειώνεται. Ειδικά στην περίπτωση 3, ο μέτριος οδοντοτροχός καθοδηγεί τον μικρότερο αλλά ο μικρός κινητήριος οδοντοτροχός στηρίζεται στον ίδιο άξονα με τον άλλο μικρό οδοντοτροχό που καθοδηγεί τον μεγαλύτερο. Άρα, έχουμε μείωση ταχύτητας.3) Όταν οι περιστροφές είναι λιγότερες από της παραγωγής (1:15 και 2:3), η ταχύτητα αυξάνεται αφού μόνο για μια περιστροφή του μεγαλύτερου οδοντοτροχού, ο μικρότερος ολοκληρώνει πολύ περισσότερες. Αντίθετα, όταν οι περιστροφές παραγωγής είναι περισσότερες (3:2 και 15:1), η ταχύτητα μειώνεται επειδή για 2 ή 3 περιστροφές του μικρότερου οδοντοτροχού, ο μεγαλύτερος κινούμενος οδοντοτροχός κάνει πολύ λιγότερες.

Τεστ Γνώσεων 2 (2 βαθμοί)

Στις περιπτώσεις 1 και 2, η ταχύτητα παραγωγής αυξάνεται γιατί ο μεγάλος οδοντοτροχός καθοδηγεί το μικρό.

Περίπτωση 1 = 2 περιστροφές εισαγωγής, 30 , δυσκολότερο, 2:30 = 1:15Περίπτωση 2 = 10 περιστροφές εισαγωγής, 15 περιστροφές παραγωγής, δύσκολο, 10:15 = 2:3Περίπτωση 3 = 15 περιστροφές εισαγωγής, 10 περιστροφές παραγωγής, εύκολο, 15:10 = 3:2Περίπτωση 4 = 30 περιστροφές εισαγωγής, 2 περιστροφές παραγωγής, ευκολότερο, 30:2 = 15:1

περιστροφές παραγωγής

εισαγωγή

παραγωγή

αριθμός δοντιών

μήκος σχοινιού

διάμετρος οδοντοτροχού







αριθμός δοντιών μεγάλουαριθμός δοντιών μεσαίου

αριθμός δοντιών μεγάλουαριθμός δοντιών μικρού

αριθμός δοντιών μεσαίουαριθμός δοντιών μικρού

διάμετρος μεγάλου

διάμετρος μεσαίου

διάμετρος μεγάλουδιάμετρος μικρού

διάμετρος μεσαίουδιάμετρος μικρού



3029


Τεστ Γνώσεων 3 (2 βαθμοί)Ο στρόφαλος στο τρυπάνι χειρός βρίσκεται σε κάθετη θέση και καθώς γυρίζει, η περιστροφική κίνηση μεταφέρεται στον οριζόντιο οδοντοτροχό αυξάνοντας την ταχύτητα περιστροφής κατά πολύ.

Πείραμα 4[1] Βήμα 2, σελίδα 18: Όταν ο στρόφαλος στην ουρά του μοντέλου γυρνά, ο κεντρικός έλικας περιστρέφεται και όταν προσπαθήσεις να γυρίσεις τον έλικα με το χέρι, η κίνηση μεταφέρεται στο στρόφαλο ο οποίος περιστρέφεται.[2] Βήμα 3, σελίδα 18: = 30cm = 9cm[3] Βήμα 4, σελίδα 18: Μπορούμε να δημιουργήσουμε μεγαλύτερο άξονα συνδέοντας 4 μέτριους άξονες, 1 μικρό, 1 μεγάλο και 2 ατέρμονες κοχλίες.

Παρατηρήσεις & περισσότερες δραστηριότητες1) Ο κεντρικός έλικας περιστρέφεται γρηγορότερα αφού κάνει τρεις περιστροφές για κάθε μια του στρόφαλου.

2) Για 5 περιστροφές του στρόφαλου, ο κεντρικός έλικας συμπληρώνει 15 περιστροφές.

3) Τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος δεν είναι τα ίδια με τα αποτελέσματα της δραστηριότητας 2 του προηγούμενου πειράματος γιατί τώρα έχουμε ένα σύστημα όπου ο κινητήριος οδοντοτροχός είναι μεγαλύτερος από τον κινούμενο και γι΄ αυτό η ταχύτητα εξόδου αυξάνεται (περισσότερες περιστροφές).

4) αριθμός δοντιών κινούμενου 6 1 Λ.Τ. = = = αριθμός δοντιών κινητήριου 18 3

Ή

διάμετρος κινούμενου 1.6 Λ.Τ. = = διάμετρος κινητήριου 4.2

Άσκηση 1 (3 βαθμοί)(β) Ένας τρελός οδοντοτροχός τοποθετείται ανάμεσα σε δύο άλλους οδοντοτροχούς για να διατηρήσει την ίδια κατεύθυνση περιστροφής και να μετατοπίσει για μερική απόσταση τον άξονα περιστροφής.

Μεταφορά κίνησης

Ώρα για το τελικό Τεστ Γνώσεων

απόσταση στρόφαλο μέχρι κεντρικό έλικα , μήκος μακρύτερου άξονα Engino

ρίζα, κύκλος βήματος, βήμα, σημείο βήματος,δόντι, κυκλικό πάχος, κύκλος βήματος

τρελός οδοντοτροχός,κινητήριος οδοντοτροχός, διάμετρος,κινούμενος οδοντοτροχός

Κωνικόςοδοντοτροχός

Τρελόςοδοντοτροχός

Ατέρμοναςκοχλίας

Κιβώτιοταχυτήτων

Οδοντωτόςκανόνας

Σύστημααλυσοκίνησης

Μετατρέπει την περιστροφική κίνηση σε γραμμική

Συνδέει δύο οδο-ντοτροχούς που είναι σε απόστα-ση με αλυσίδα, και διατηρεί την ίδια κατεύθυνση περιστροφής

Διατηρεί την ίδια κατεύθυνση περιστροφής μεταξύ των δύο οδοντο-τροχών.

Συρμός με ένα ή περισσότερους σύνθετους οδοντωτούς τροχούς που αλλάζει σημαντικά τη ταχύτητα περιστροφής (αύξηση ή μείωση)

Λειτουργεί μόνο προς μια κατεύθυνση και μειώνει τη ταχύτητα κατά πολύ

Αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής κατά 90˚

Άσκηση 8 (2 βαθμοί)Ο κινητήριος οδοντοτροχός πρέπει να έχει 10 φορές περισσότερα δόντια από ότι οκινούμενος.

Κινητήριος οδοντοτροχός

Κινούμενος οδοντοτροχός

A Γ

B

διάμετρος

κινούμενοςοδοντοτροχός

τρελός οδοντοτροχός

κινητήριοςοδοντοτροχός

ρίζα

κύκλος βήματος

βήμα

κύκλος βήματος

δόντι

σημείο βήματοςκυκλικό πάχος



ταχύτητα εξόδου, ενώνονται,κινητήριος,ανάμεσα, κινούμενο, αντεστραμμένη,κατεύθυνση περιστροφής, διατηρήσουμε, μεγαλύτερος, τρελός οδοντοτροχός

A

C

B

Άσκηση βαθμοία) Ο Β ακολουθεί δεξιόστροφη κατεύθυνση. β) Ο Γ κινείται προς τα αριστερά. γ) Ο Γ περιστρέφεται γρηγορότερα από τον Α αφού ο τρελός οδοντοτροχός χρησιμοποιείται για να διατηρήσει την ίδια κατεύθυνση μεταξύ του Α και Γ και έτσι, η ταχύτητα εξόδου αυξάνεται επειδή ο κινητήριος οδοντοτροχός είναι μεγαλύτερος από τον κινούμενο.

10 (3 )

Άσκηση Βαθμολογία Αποτέλεσμα

Τεστ Γν. 1

Τεστ Γν. 2 2

Τεστ Γν. 3 2

Τεστ Γν. 4 2

Τεστ: άσκ. 1 3


Τεστ: άσκ. 3 3.5


Τεστ: άσκ. 5 2.5






ΣΥΝΟΛΟ 4031

2

Ώρα Βραβείου

Ήρθε η ώρα να επιβραβευθείς για όλη τη σκληρή σου προσπάθεια στην επίλυση των κουίζ του βιβλίου!

Έλεγξε αν οι απαντήσεις σου είναι σωστές και σημείωσε το σκορ σου στον πίνακα. Κερδίζεις όλους

τους βαθμούς αν η απάντηση σου είναι συμπληρωμένη σωστά και παρόμοια με τη λύση. Παίρνεις μερικούς

βαθμούς αν νομίζεις ότι ένα μέρος της απάντησης σου είναι σωστό. Αν έχεις αμφιβολίες ζήτησε από έναν

ενήλικα να ελέγξει τις απαντήσεις σου και να σημειώσει το σκορ σου!

Μετά, πρόσθεσε το σκορ σου και γράψε το αποτέλεσμα κάτω δεξιά στον πίνακα. Αυτή είναι η συνολική σου

βαθμολογία! Το αξίωμα ως επιστήμονας της Μηχανολογίας, στο Τμήμα των Οδοντωτών τροχών,

είναι ως εξής:

Η βαθμολογία σου Το αξίωμα σου 1-10 Αρχάριος 11-20 Ερασιτέχνης 21-32 Ειδικός 33-40 Ιδιοφυΐα

© Copyright 2010 Engino.net Ltd.

All Rights Reserved. No part of this publication may be reproduced,

stored in a retrieval system or transmitted by any means,

electronic, mechanical, photocopying or otherwise,

without the prior permissions of the publisher.

Το Σ

ύσ

τημ

α

Η μηχανολογία είναι η τέχνη αναπροσαρμογής υλικών και δυνάμεων της φύσης.

Η ENGINO χρησιμοποιεί την ίδια αρχή, τιμώντας αυτό το θεμελιώδης ανθρώπινο χαρακτηριστικό το οποίο μας επιτρέπει να πραγματοποιούμε εκπληκτικά τεχνολογικά έργα. Τα παιδιά μας έχουν αυτό το εκπληκτικό χάρισμα, και μέσα από το δημιουργικό παιχνίδι μαθαίνουν πως να το εκμεταλλευτούν.

Το ENGINO TOY SYSTEM είναι ίσως το πιο προηγμένο και ευέλικτο τρισδιάστατο παιχνίδι κατασκευών στην αγορά σήμερα, προσφέροντας μοναδικές ευκαιρίες για δημιουργία σε μικρούς και μεγάλους. Το παιχνίδι αποτελείται από ένα σύστημα πολύπλευρων ράβδων και συνδέσμων, με μοναδική γεωμετρία, που επιτρέπει σύνδεση μέχρι και 6 πλευρών ταυτόχρονα!

Στην ουσία, αυτός ο σχεδιασμός μετατρέπει τις ράβδους

σε συνδέσμους, οδηγώντας σε κατασκευές οι οποίες

μπορεί να είναι πυκνές, ή με μεγάλα ανοίγματα. Αυτό το

χαρακτηριστικό επιτρέπει στα παιδιά να κτίζουν εύκολα

και γρήγορα, απλά ή σύνθετα μοντέλα χρησιμοποιώντας

μικρότερη ποικιλία και αριθμό κομματιών.


Άσκηση 9 (4 βαθμοί)

α) Ο.Λ.Τ. = αριθμός δοντιών του B

αριθμός δοντιών του Αx αριθμός δοντιών του Δ

αριθμός δοντιών του Γ= 20

80x 20

40= 1

4x 1

2=> Ο.Λ.Τ. =

1

8

β) Διάμετρος του Διάμετρος του ΔB = = 200mm

Λ.Τ.1= Διάμετρος του B

AΔιάμετρος του=>

1

4

200

AΔιάμετρος του= => A = 800mmΔιάμετρος του

Λ.Τ.2= Διάμετρος του Δ

Διάμετρος του Γ=>

1

2

200

ΓΔιάμετρος του= => = 400mmΔιάμετρος του Γ

γ) εξόδου=U Uεισόδου

Ο.Λ.Τ.=> 4000 =

Uεισόδου

1/8=> Uεισόδου = 500rpm

2

2

2Κατασκευήπρόκληση (σ.17)

Κατασκευήπρόκληση (σ.22)

σελίδα


activity book (gears) part 2 · Ένας ανεμόμυλος μεταφέρει ενέργεια...

Documents