Проектная работа: рычаг.

Министерство образования, науки и молодёжной политики

Краснодарского края

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Краснодарского края «Краснодарский педагогический колледж»

ПРОЕКТ

по дисциплине ЕН.02 «Информатика и информационно-коммуникационные технологии профессиональной деятельности»

РАЗРАБОТКА 3D МОДЕЛИ «СПОРТСМЕН» В ПРОГРАММЕ

LEGO DIGITAL DESIGNER С ПРИМЕНЕНИЕМ

ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

специальность Коррекционная педагогика в начальном образовании

Выполнили:

студентки 1 курса группы 1 «Вш»

школьного отделения

Стриха Екатерина Сергеевна

Мякишева Надежда Сергеевна

Руководитель:

Меденец Н.А.

Краснодар, 2018 г.

ВВЕДЕНИЕ

Назначение:

• передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.

• преобразование вращательного движения в поступательное, и наоборот.

В данной рабой показывается какого большое значение зубчатых передач в Lego наборах, что можно сделать из них и в чем заключаются различия между их видами.

Существует великое множество зубчатых передач, они могут различаться по квалификациям. Все это изучается, когда дети собирают в Lego наборах модели. Задействовав мелкую моторику видно какие происходят изменения, например, при сборке спортсмена предмет может подниматься и опускаться. Запоминая все изменения, ребенок развивает свою память, а также начинает понимать основы физики.

Задача этого проекта заключается в показе всей важности зубчатых передач в Lego наборах, их пользе и помощи в развитие детей.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Общие сведения о зубчатых передачах

Зубчатые передачи применяют для преобразования и передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися или перекрещивающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

Достоинства зубчатых передач:

1.Постоянство передаточного отношения i.

2.Надежность и долговечность работы.

3.Компактность.

4.Большой диапазон передаваемых скоростей.

5.Небольшое давление на валы.

6.Высокий КПД.

7.Простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач:

1.Необходимость высокой точности изготовления и монтажа.

2.Шум при работе со значительными скоростями.

3.Невозможность бесступенчатого регулирования передаточного отношения.

Виды зубчатых передач:

Цилиндрические зубчатые передачи

Прямозубые колеса (а) применяют преимущественно при невысоких и средних окружных скоростях, при большой твердости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными), в планетарных передачах, в открытых передачах, а также при необходимости осевого перемещения колес (в коробках передач).

Косозубые колеса (б) обладают более высокой нагрузочной способностью (за счет большей длины зуба при одинаковой ширине зубчатого венца), повышенной плавностью и пониженной шумностью, поэтому их применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения – свыше 40 % объема применения всех цилиндрических колес в машинах.

Косозубые колеса (в) с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерности износа по длине контактных линий и опасности выкашивания. В косозубом зацеплении возникает осевая сила, которую надо учитывать при проектировании опор и валов.

Шевронные колеса (г) обладают всеми преимуществами косозубых колес, и при этом отсутствует вредная осевая сила, но их технология изготовления сложней.

абвг

Конических зубчатых передач

Прямозубые конические передачи (а) применяют при невысоких окружных скоростях (до 2…3 м/сек, допустимо до 8 м/сек), как наиболее простые в монтаже.

Конические передачи с круговыми зубьями (б) имеют более плавное зацепление и поэтому большие быстроходность и несущую способность. Они более технологичны.

аб 

Классификация зубчатых передач:

• По форме профиля зубьев:

  • эвольвентные;

  • круговые (передача Новикова);

  • циклоидальные.

• По типу зубьев:

  • прямозубые;

  • косозубые;

  • шевронные;

  • криволинейные;

  • магнитные.

• По взаимному расположению осей валов:

  • с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);

  • с пересекающимися осями — конические передачи;

  • с перекрещивающимися осями.

• По форме начальных поверхностей:

  • цилиндрические;

  • конические;

  • глобоидные;

• По окружной скорости колёс:

  • тихоходные;

  • среднескоростные;

  • быстроходные.

• По степени защищенности:

  • открытые;

  • закрытые.

• По относительному вращению колёс и расположению зубьев:

  • внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении);

  • внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

Элементы теории механизмов и машин, в том числе зубчатых механизмов, начали развиваться неотделимо от механики, начиная со строительства пирамид в Древнем Египте, а, возможно, и еще раньше.

Для реализации грандиозных планов строительства неизвестные "инженеры" древнего мира придумывали и реализовывали многие механические конструкции (колесо, винтовая передача и другие).

В Средние века продолжался период эмпирического создания все более сложных машин с использованием зубчатых колес. Например, в IX-X веках в Китае применялись часы с песочным двигателем, в которых кинематическая цепь состояла из нескольких зубчатых передач с разными числами зубцов: 16, 33, 36 и так далее.

Бурное развитие машинной техники в эпоху Возрождения дало толчок развитию зубчатых передач. Механизмы зубчатых передач различных видов рассматривает в своих трудах Леонардо да Винчи.

Русский математик и механик Пафнутий Львович Чебышёв (1821-1894) по праву считается основателем русской научной школы по теории механизмов. Однако он внес значительный вклад и в теорию зубчатых зацеплений, что, к сожалению, недооценено отечественными зубчатниками. В работе "О зубчатых колёсах», он на основе теории функций, наименее уклоняющихся от нуля, решил задачу синтеза профилей зубьев "очерченных дугами кругов, при котором неправильности движения колёс достигают самого низкого предела". Таким образом, он предложил математическую модель синтеза профилей зубьев по критерию минимума отклонений передаточного отношения от постоянного значения за период зацепления одной пары зубьев.

Зубчатые передачи устанавливаются в устройства, машины либо создаются в качестве независимого прибора, называемого редуктором.

1. Зубчатые передачи в машиностроении

Зубчатые передачи являются наиболее распространёнными типами механических передач. Их применяют для передачи мощностей от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с и передаточных числах до нескольких сотен и даже тысяч, с диаметром колёс от долей миллиметра до 6 м и более.

Зубчатая передача относиться к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колёс. Меньшее из колёс передачи принято называть шестерней, а большее – колесом. Зубчатая передача предназначена в основном для передачи вращательного движения.

Материалами для изготовления зубчатых колес в машиностроении являются: сталь, чугун и пластмасса. Но общая современная тенденция в машиностроении – стремление к снижению материалоемкости конструкций, увеличению мощности, быстроходности и долговечности машины. Эти требования приводят к уменьшению массы, габаритов и повышению нагрузочных способностей силовых зубчатых передач. Поэтому основной материал для изготовления зубчатых колес – термообработанные углеродистые и легированные стали, обеспечивающие высокую объемную мощность зубьев.

1. Зубчатые передачи в технике

Благодаря передачи вращательных движений и изменением частоты и направления движения зубчатые передачи используются в наше время почти во всех механизмах: часы, автомобили, транспортные машины, тракторы, приводной двигатель, станки, грузовые машины, мотоцикл, а также велосипед.

1. Зубчатые передачи в часовой промышленности

Зубчатые передачи механических часов всегда имели двойную задачу – подавать энергию осциллятору и подсчитывать его колебания. Сохранилось много конструктивных вариантов – от простой трехколесной системы с валами в одной плоскости (у балансирных часов) и обычным расположением и системы с центральной секундной стрелкой до сложных механизмов, указывающих дату и другие календарные и астрономические данные. В часовых зубчатых колесах используются циклоидные зубчатые передачи. Производство зубчатых деталей относилось в ранний период часового производства к самым трудным ручным работам. После прорезания зазоров на окружности колеса оставляли ровные боковые стороны зубьев и слегка закругляли их головки. За небольшим исключением речь шла о производстве колес с торцовыми зубьями.

У башенных часов и у первых напольных, настенных и переносных часов зубчатые колеса были железными. Позднее стали использовать более выгодные качества бронзовых колес. Трибы всегда были стальными, причем в местах наибольшей нагрузки их закаливали. Поверхности зубьев, особенно у трибов, всегда полировали, чтобы понижать потери от трения. Наряду с трубчатыми трибами, у лучших малогабаритных часов делали фрезерованные трибы (зачастую из прутковых полуфабрикатов). Для больших колес трибы склепывали, а для меньших часов склепанный комплект обычно лишь насаживался на рифленую поверхность вала. Поскольку трибы всегда относились к самым напрягаемым деталям часов, то можно по степени их износа определить время, до которого данные часы были в ходу, и степень их эксплуатационной надежности.

1.5 Зубчатая передача в Lego наборах

Зубчатые передачи применяют для преобразования и передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися или перекрещивающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. 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. Ведущее зубчатое колесо – это колесо, поворачиваемое внешней силой, в данном случае вашей рукой. Любое зубчатое колесо, поворачиваемое другим зубчатым колесом, называется ведомым колесом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор модели

Конструктор LEGO Education «Простые механизмы»

1. вариант модели

1. вариант модели

Конструктор LEGO Education Wedo 2.0

1. вариант модели

2.2 3 D модель «Спортсмен»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа с зубчатыми передачами из Lego наборов помогает понять основные принципы конструирования простых механизмов, а так же разобраться в их полезности.

В этой работе мы выполнили основную задачу - увидели плюсы применения зубчатых передач в Lego наборах и рассмотрели все их виды, а так же узнали где они применяются в обычной жизни.

Актуальность же, данного проекта, заключается в том, что зубчатые передачи, подобные тем, которые можно собрать из Lego присутствуют вокруг буквально на каждом шагу, но мы их не замечаем. После представления данного проекта, надеемся, многие поймут всю значимость тех материалов, задействованных в нем и станут более внимательными к различным механизмам, используемых вокруг нас.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бухмастова Е.В., Шевалдина С.Г., Горшков Г.А. Методическое пособие «Использование Лего-технологий в образовательной деятельности» (опыт работы межшкольного методического центра г. Аши) – Челябинск: РКЦ, 2009- 59 с.;

2. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику, практикум для 5-6 кл. Бином. Лаборатория знаний, 2012.292 с.: ил. ISBN: 978-5-9963-0544-5;

3. Копосов Д.Г. Первый шаг в робототехнику, 5-6 классы. Рабочая тетрадь. Бином. Лаборатория знаний, 2012. 88 с. ISBN: 978-5-9963-0545-2;

4. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей – СПб.: Наука, 2013. – 319 с.: ил. ISBN 978-5-02-038-200-8;

5. Халамов В.Н. и др. Образовательная робототехника во внеурочной деятельности: учебно-методическое пособие - Челябинск: Взгляд, 2011. – 96 с.: ил. ISBN 978-5-93946-193-1;

6. Халамов В.Н. и др. Образовательная робототехника в начальной школе: учебно-методическое пособие - Челябинск: Взгляд, 2011. – 152 с. : ил. ISBN 978-5-93946-191-7;

7. Isogawa Yoshihito. LEGO Technic. Tora no Maki. 2007 - 215 с. ил.;

8. Lego Education 2009580. Перво Робот LegoWedo. Книга для учителя - 172 с. ил.;

9. Lego Education 200989. Комплект заданий к набору «Простые механизмы». Книга для учителя - 113 с. ил.

7