Урок 7. Редуктор

1. Редуктор

Этот механизм используется с двигателями для преобразования и передачи момента. Чаще всего служит для понижения частоты вращения и повышения крутящего момента вместе с тяговой силой. Существует множество их разновидностей. То, что мы сделаем сегодня - это, с одной стороны, полезный механизм, а с другой - головоломка.

Суть проста: внутри "черного" ящика (картера) строится зубчатая передача таким образом, чтобы ведома ось находилась на одной прямой с ведущей. Поскольку вращаться они могут с разной скоростью и даже в разные стороны, построить такую же головоломку представляется довольно интересной задачей. Желательно, чтобы никакие другие (внутренние) оси не выступали из корпуса редуктора во избежании механических помех.

В этой модели передаточное отношение 9:1. Ведомая ось обладает в 9 раз большей силой тяги и меньшей угловой скоростью вращения, чем ведущая.

2. Задание
Постройте более сложный вариант редуктора с передаточным отношением 15:1 и противоположным направлением вращения.
3. Подведение итогов четверти

Лучшим конструктором в этой четверти стал Павел Спиричев. От всей душе его с этим поздравляем! Желаем дальнейших успехов.

Грамоту лучшему в рейтинге вручает Доновская Т.В., начальник учебного отдела.

Урок 6. Волчок

1.Что такое волчок

Каждый из нас с детства знаком с замечательной игрушкой - юлой. Несколько движений  - и юла около минуты держит вертикальное положение. С волчком еще проще. Стержень, закрепленный на нем диск, быстрое круговое движение пальцами, и с волчком происходит то же самое, что и с юлой, только без какого-либо механизма. Но так или иначе через некоторое время волчок падает, исчерпав заложенный в нем ресурс.

Ваша задача создать механизм, который многократно увеличит начальную скорость вращения волчка. Вторая задача - максимально продлить время вращения волчка.

Требования к волчку и механизму:

• волчок должен иметь ось вращения и достаточно тяжелый диск, маховик, который сохранит инерцию вращения;
• центр тяжести волчка должен быть расположен достаточно низко, но не слишком, чтобы края диска не цеплялись  за поверхность стола (или пола);
• на оси вращения волчка необходимо установить шестерню для начального сцепления с механизмом;
• на механизме должны присутствовать две детали: для удержания одной рукой и придания вращения другой;
• в момент раскручивания волчок должен иметь плотное соприкосновение с механизмом;
• сразу после раскручивания волчок должен свободно отделяться от механизма.

2. Построение волчка

Маховик волчка может быть любым колесом, не обязательно зубчатым. Волчок с более тяжелым маховиком вращается дольше.

Простейший механизм для запуска с передаточным отношением 1:3. В качестве ведущей выбрана 8-модульная ось.

При запуске необходимо быстро повернуть ведущую ось на механизме и сразу поднять его, чтобы волчок вращался свободно.

Задание. Самостоятельно постройте механизм запуска с передаточным отношением 1:5.

3. Построение волчка с двухступенчатой передачей

Схема двухступенчатой передачи 1:9. Следует заменить первую ось на более короткую (например, 4-модульную), а вместо втулки поставить малую 8-зубчатую шестеренку.

Теперь соберите передачу 1:15 по данному рисунку:

4. Трехступенчатая передача

Третья ступень передачи может быть построена с помощью 40-зубой шестерни. Передаточное отношение в этом случае будет 1:45. Соответственно и усилие для раскручивания потребуется в 45 раз больше. Поэтому на ведущею ось следует поставить рычаг (ручку) или дополнительное колесико, которое облегчит задачу запускающему.

Когда при запуске слышен характерный треск зубчиков шестеренок, который возникает на холостом прокручивании, стоит побеспокоиться. Если ваши роботы будут трещать, зубчатые колеса быстро выйдут из строя. Это происходит из-за непрочного крепления осей в балках: они с легкостью отклоняются на несколько миллиметров. От этого можно защититься, добавив дополнительные балки и удлинив тем самым отверстие, в котором расположена ось.

Наша защита действует, но при чрезмерных перегрузках сдает и она. Подумайте, как еще можно укрепить механизм дополнительными балками, например над шестеренками.

5. Чей волчок продержится дольше?

Сначала небольшой фотоотчет о работе.

Наши новички:  Захаров Стас и Смирнов Никита.

Тренировочные запуски мы проводили на теннисном столе.

 

Основные соревнования мы решили устроить на полу.

Реультаты соревнований выглядят следующим образом:
I место (70 баллов) Иванов Павел;
II место (60 баллов) Захаров Стас (новичок!);
III место (50 баллов) Суворов Олег;
IV место (40 баллов) Галузин Андрей;
V место (30 баллов) Мирзоев Николай;
VI место (20 баллов) Григорьев Саша;
VII место (10 баллов) Спиричев Павел.

Урок 4. Механическая передача

1. Механическая передача
Важнейшей частью почти каждого робота является механическая передача. Передача бывает необходима для того, чтобы передать крутящий момент с вала двигателя на колеса или другие движущиеся части робота. Довольно часто требуется передать вращение на некоторое расстояние или изменить его направление, например на 180 или 90 градусов.

Соберите вот такую конструкцию посмотрите, что происходит при зубчатой передаче.

Передаточное отношение

где i - передаточное отношение, Z2 - количество зубцов на ведомой шестерне (в числителе) и Z1 ведущей шестерне (в знаменателе).


Задание 1
Посчитайте количество зубьев во всех шестеренках набора. Результат оформите в виде таблицы:

№ п/п	Цвет зубчатого колеса	Количество зубьев зубчатого колеса
1	серый (черный)
2

Задание 2
Постройте механическую передачу с различными передаточными отношениями, допустимыми для нашего набора. Посчитайте передаточное отношение, запишите в тетрадь, оформив это в виде таблицы:

№ п/п	Количество зубьев ведомой шестерни Z2	Количество зубьев ведущей шестерни Z1	Передаточное отношение
1
2

Если в передаче участвуют несколько подряд установленных зубчатых колес, то при расчете передаточного отношения учитывается только первое и последнее из них, а остальные называются "паразитными".

2. Двухступенчатая передача
Зубчатую передачу можно построить таким образом, чтобы каждая шестерня выполняла полезную функцию. В этом случае каждая вторая пара шестеренок должна находиться на одной оси. А общее передаточное отношение определяется как произведение всех передаточных отношений.

Передаточное число. Это число, которое показывает изменение скорости или силы вне зависимости от направления. Т.о. это число всегда больше или равно 1.

 Задание 3
Постройте механическую передачу с передаточным числом большим 9, например, 25, 45, 75, 135.

Результаты выполнения задания 3.
Мирзоев Коля построил передачу с числом 15 - 10 баллов;
Кичапин Женя - с числом 25 - 20 баллов;
Спиричев Павел - с числом 25 и 75 - 20+30 баллов.

Занятие 3. Хваталка

1. Механический манипулятор (хваталка).
Используя балки и штифты, создать механизм, способный изменять длину и захватывать детали.
Требования к конструкции следующие:

• хватательный механизм должен иметь минимальную длину в сложенном состоянии и максимальную в разложенном;
• у механизма должно быть две ручки, как у щипцов, и многоколенчатое соединение, ведущее к хватательной части;
• изобретатель должен суметь взять с помощью хваталки некоторый предмет  и перенести его с места на место.  

2. Проведение эксперимента и подсчет результатов
Подсчитывать результаты будем следующим образом. Вычисляем следующую сумму для каждого изобретения: max+(max-min), где max - максимальная длина, min - минимальная длина. По величине данного параметра определяем место (I место - 35 баллов, каждое следующее на 5 баллов меньше). И добавляем 5 баллов за успешный эксперимент одной рукой.

Итоговая таблица выглядит следующим образом:

№ п/п	ФИО	Максимальная длина	Минимальная длина	Итого+работа одной рукой	Место (баллы)
1	Мирзоев Коля	63	40	83+5	III (25)
2	Галузин Андрей и Спиричев Павел	63	39	84+5	II (30)
3	Литвин Женя и Смирнов Женя	56	37	75+5	V (15)
4	Парадовский Юра	62	29	95+5	I (35)
5	Кичапин Женя	61	40	81+5	IV (20)

Улучшили результаты теста по деталям набора:

№ п/п	ФИО	Было	Стало
1	Спиричев Павел	8	12
2	Мирзоев Коля	0	11
3	Кичапин Женя	10	11
4	Литвин Женя	0	8
5	Галузин Андрей	11	12