Научно-исследовательская работа «Зуб за зуб или как передаётся движение»

ГИМНАЗИЯ №49 ГОРОДА ТЮМЕНИ

____________________________________________________________________

 

«Зуб за зуб или как передаётся движение».

Научно исследовательский проект

 

 

Выполнил:

Чистяков Михаил,

ученик 4 «В» класса.

Руководитель:

Решетникова

Татьяна Алексеевна.

 

г. Тюмень

2016

Оглавление

 

Введение

С самого детства я очень люблю конструировать. Из бумаги, пластилина, и даже папиных инструментов. Но больше всего мне нравятся конструкторы Lego. Вначале я, не задумываясь, собирал различные машины по инструкции, потом начал придумывать свои. Затем понял: чтобы строить настоящие машины, надо понимать, как они работают. И вот уже 2 года я занимаюсь в школе «Lego Education» по курсы робототехники. На практике мы знакомимся с различными механизмами, способами их применения. Но не все еще ясно. И мне захотелось разобраться в этом поподробнее.

Цель проекта: Изучить, как передается движение.

Для достижения цели, необходимо было решить следующие задачи:

Изучить, что такое механические передачи;

Узнать их основные части и типы;

Собрать механические передачи разного вида.

Гипотеза: Я предполагаю, что для разных задач лучше подходят разные передачи

В своей работе я использовал следующие методы:

Изучение литературы

Наблюдение

Эксперимент

Моделирование

Объект исследования – механическая передача.

Предмет исследования – передача движения.

 

Основная часть

Устройства, предназначенные для передачи мощности двигателя исполнительным органам машин, называются передаточными механизмами или механическими передачами.

Механические передачи позволяют понижать или повышать скорость, изменять направление движения, преобразовывать один вид движения в другой, приводить в движение несколько механизмов от одного двигателя.

Существует много разных видов механических передач, рассмотрим самые распространенные из них.

Зубчатой передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой.

Количество зубьев на зубчатых колесах может быть разным. Самое малое число зубьев – шесть. Из двух деталей зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Колесо, от которого передается вращение, принято называть ведущим, а колесо, получающее движение — ведомым.

Если диаметры обоих колес будут одинаковы, то и колеса будут крутиться с одинаковой скоростью. Если диаметр ведомого колеса будет больше ведущего, то ведомое колесо станет крутиться медленнее, и наоборот, если его диаметр будет меньше, оно будет делать больше оборотов.

Понижающая зубчатая передача

Повышающая зубчатая передача

Если ведущая меньше ведомой - скорость уменьшается, а мощность увеличивается.

Если ведущая больше ведомой - скорость увеличивается, а мощность уменьшается.

Если при непосредственном соединении двух зубчатых колес ведомое колесо вращается не в том направлении, которое нужно конструктору, достаточно разделить два колеса третьим и ведомое колесо изменит направление вращения. Это промежуточное зубчатое колесо называют «паразитным». «Паразитные» колеса устанавливают в том случае, когда необходимо увеличить расстояние между центрами ведущего и ведомого валов.

Итак, зубчатая передача может:

передавать вращательное движение;

изменять число оборотов колеса в минуту;

увеличивать или уменьшать силу вращения;

менять направление вращения.

В зависимости от формы колес и их взаимного расположения различают следующие виды зубчатых передач:

Цилиндрическая

Коническая

Червячная

Реечная

Планетарная

Цилиндрическая передача состоит из двух или нескольких цилиндрических колес установленных на параллельных валах. Ее применяют в узлах и механизмах с параллельным расположением валов, там где нет их пересечения. Например, такие передачи применяют в коробке переключения передач автомобиля.

Коническая передача состоит из двух конических колес, находящихся на двух валах, оси которых пересекаются. Угол пересечения может быть любой, но обычно он равен 90º. Их применяют например в ведущих мостах машин.

 

Червячная передача состоит из винта (червяка) и зубчатого колеса. Червячные передачи применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями. Червячная передача изменяет направление вращательного движения на 90°.

 

Червячная передача обладает рядом уникальных свойств. Во-первых, она может быть использована только в качестве ведущего зубчатого колеса, и никак не может быть ведомой шестерней. Это очень удобно для механизмов, которые нужны для поднятия и удержания груза без нагрузки на двигатель. Существует много возможных применений этого свойства червячной передачи, например, во многих видах подъемных кранов и погрузчиков, железнодорожных барьеров, разводных мостах, лебедках.

Реечная передача – механическая передача, преобразующая вращательное движение зубчатого колеса в поступательное движение рейки и наоборот. Рейку можно рассматривать как вытянутую в прямую линию окружность большого зубчатого колеса. Такие передачи используют в передачи направления движения колесам при повороте руля автомобиля.

Планетарная передача — механическая система, состоящая из нескольких зубчатых колёс, вращающихся вокруг центральной, солнечной, шестерни. Обычно планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила.

Планетарная передача может также включать дополнительную внешнюю кольцевую (коронную) шестерню, имеющую внутреннее зацепление с планетарными шестернями.

Такая передача нашла широкое применение. Например, она используется в кухонной технике или автоматической коробке передач автомобиля.

В планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передается с помощью гибких звеньев. Такие передачи называют механическими передачами с гибкими элементами. В качестве гибких звеньев применяются ремни или цепи.

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счет сил трения, возникающих между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего. Ременная передача мало чувствительна к взаимному положению ведущего и ведомого валов. Их можно даже повернуть под прямым углом друг к другу или ремень надеть в виде перекрещенной петли, и тогда направление вращения ведомого вала измениться.

Ремённые передачи бывают прямые и обратные. Прямая ременная передача, при которой колёса совершают вращательное движение одинаково. Обратная ременная передача, при которой колёса совершают вращательное движение по-разному.

Еще один тип механической передачи это цепная передача. Если два зубчатых колеса находятся на значительном удалении друг от друга, то вместо большого числа паразитных шестерен, которые неизбежно усложнят конструкцию и сделают ее более тяжелой, зубчатые колеса соединяют цепью, как ремнем в ременной передаче. При цепной передаче зубчатые колеса называются звездочками. Цепная передача, в отличие от ременной, позволяет сохранять постоянным передаточное отношение.

    

При фрикционной передаче вращение от одного колеса к другому передается при помощи силы трения. Оба колеса прижимаются друг к другу с некоторой силой и вследствие возникающего между ними трения одно вращает другое.

Фрикционные передачи широко применяются в машинах.

Основным достоинством является плавность передачи движения и регулирования скорости, а также бесшумность работы. Недостаток фрикционной передачи: большая сила, давящая на колеса, вызывающая дополнительное трение в машине, а, следовательно, требующая и дополнительную силу для вращения.

Кроме того, колеса при вращении, как бы они ни были прижаты друг к другу, дают проскальзывание.

Заключение

Изучив литературу, и проведя эксперименты, я понял что:

Цилиндрическая передача самая простая, но и подходит она для простых задач.

Коническая передача посложнее и подходит для передачи вращения под углом 90 градусов.

Для подъема и опускания тяжелых грузов больше всего подходит червячная передача.

Реечная служит для преобразования поступательного движения во вращательное.

Сложная планетарная передача - самая компактная и многозадачная.

Ременная передача - лучше всего для передачи вращательного движения на расстояние больше, чем диаметр шестерни.

Фрикционную передачу используют там, где есть риск резких скачков мощности.

Зная достоинства и недостатки этих передач можно создавать самые эффективные механизмы. Роботы получатся что надо!

Список литературы

http://bcoreanda.com/ShowObject.aspx?ID=252

http://www.kurganrobot.ru/obrazovatel_nye_uslugi/osnovy_robototehniki_5-6_klass/mehanicheskie_peredachi/ (Образовательная робототехника)

Как это работает: 250 объектов и устройств/авт.текста Жоэль Лебом, Клеман Лебом; ил.Дидье Балесивик [и др.]; перевод с французского Л.В. Степановой.-Москва:АСТ, 2014,-113, [47] с: ил.

Как поезда и автомобили устроены/Дж.Фарндон; худож. Дж. Пол.-М.:Хоббитека, 2016.-32 с., ил.-(Разберём и разберёмся).