«Передаточное число и его расчёт»

Подготовил Полетаев Н.П.,  учитель технологии МОУ «СОШ №16» Тема: «Передаточное число и его расчёт» Пояснительная записка: Это занятие представлено как последнее из темы: «Ременная и зубчатая передача. Передаточное число и его расчет» Перед этим были пройдены по разделу: «Основные механизмы» темы: «Основы построения конструкций»,«Простые   механизмы   и  их   применение», «Ременная   и   зубчатая передача» Цели занятия: 1. Развитие   логического   мышления   при   создании   действующих   Развитие   словарного   запаса   и   навыков   общения   при   объяснении моделей зубчатой передачи с определенным передаточным числом. 2. работы модели. 3. 4. 5. Установление причинно­следственных связей.  Анализ результатов и поиск новых решений.  Коллективная выработка идей, упорство при реализации некоторых   Экспериментальное   исследование,   оценка   (измерение)   влияния из них. 6. отдельных факторов. 7. 8. Проведение систематических наблюдений и измерений. Использование   таблиц   для   анализа   и   подсчета   передаточного отношения  данной модели. Задачи занятия: Естественные науки.  Закрепить знание о механических передачах и ее видах.   Дать   знание   об   особой   величине   ­передаточном   отношении   и   Дать   представление   о   взаимосвязи   передаточного передаточном   числе.   отношения, тяговой силы и угловой скорости. Технология.  Проектирование   и   создание     моделей     различных   видов механических передач  с заранее заданным числом  передаточного отношения. Моделирование   и   тестирование.  Усложнение   модели   путем использования при моделировании многоступенчатых зубчатых передач . Математика.  Научить   рассчитывать   передаточное   отношение,   а   также передаточное число. Развитие речи. Словарь основных терминов: зубчатая передача, ременная передача,   червячная   передача,   передаточное   отношение,   передаточное   число, шестеренка, ведомая ось, ведущая ось, тяговая сила,  угловая  скорость. Основная гипотеза.  При передаче с малого колеса на большое тяговая сила увеличивается, угловая скорость уменьшается и наоборот, при передаче с большого   ведущего   колеса   на   малое   тяговая   сила   уменьшается,   угловая скорость увеличивается. Ход урока Детям предлагают просмотреть изображения видов механических передач, а   также   и   назвать   знакомые   виды,     дать   понятие   о   зубчатой   передаче, рассказать,   что шестеренки в конструкторе Лего   могут быть различными по величине   и   назначению,   они   могут   быть   ведущими   и   ведомыми.На   больших шестерёнках  число зубчиков  написаноZ 40. 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 такую конструкцию посмотрите, что вот происходит   при   зубчатой передаче. где i ­ передаточное отношение, Z ­ количество зубцов на ведомой шестерне (в числителе) и ведущей шестерне (в знаменателе). 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". 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   отношение   рассчитывается   как   произведение   всех передаточных   отношенийсоприкасающихся   шестеренокi=i12  xi34  xi56,   где i12=Z2 / Z1 Передаточное   число   (u). Это   число,   которое   показывает   изменение скорости или силы вне зависимости от направления. Такимобразом, это число больше или равно 1. Передаточное число – это отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Т.е. если одна (ведомая) шестерня имеет 60 зубьев, а другая (ведущая) – 30, то передаточное число данной пары равно 2 (60/30). Передаточное число важно учитывать, когда необходимо заставить  двигаться механизм с   чем   больше определенной   скоростью: передаточное число, теммедленнее вращается шестерня и наоборот. ведомая   Проведем опыт по изменению угловой скорости и тяговой силы,   когда ведущая шестеренка больше ведомой шестеренки и наоборот. Дети подводят   итог:   при   передаче   с   малого   колеса   на   большое   тяговая   сила увеличивается,   угловая   скорость   уменьшается   и   наоборот,     при   передаче   с большого   ведущего   колеса   на   малое   тяговая   сила   уменьшается,   угловая скорость увеличивается Конструирование Задание. Постройте   механическую   передачу   с   различными передаточными отношениями: 25; 45; 75;135. Запишите в тетрадь, оформив это в виде таблицы:  п/п   № Количество ведомой шестерни 1 2 зубьев Количество ведущей шестерни   зубьев Передаточное отношение Передаточное отношение 135 Рефлексия Как   будет   изменяться   тяговая   сила   и     угловая   скорость   при  i>1,   при i<1;при i=1. В   первом   случае  i>1­тяговая   сила   увеличивается   а   скорость   угловая скорость уменьшается, во втором случае будет все наоборот. При передаточном отношении равном единице, сила искорость остаются прежними. Учитель   дает   задание   придумать всевозможные варианты использования зубчатых передач   при моделировании технологических и транспортных   машин   из   конструктора   Лего   и зарисовать. Развитие Задание. Постройте   механическую   передачу   с   максимальным   передаточным числом, используяпредставленные необычные соединения. Передаточные отношения зубчатых механизмов передач Зубчатые передачи:  1 ­ внешнее зацепление, 2 ­ внутренней зацепление. 1.                                                       2.  Классификация зубчатых механизмов передач. Плоские механизмы передач с цилиндрическими зубчатыми колесами. Оси зубчатых колёс параллельны (плоские механизмы). Прямой зуб                     Косой зуб       Шевронный зуб Внимание!   В   плоских   механизмах обязательно   определять   знак   передаточного отношения. Внешнее зацепление.    Внутреннее зацепление. Формулы для определения передаточных отношений  механизмов с цилиндрическими зубчатыми колесами: U 12  n 1 n 2  1  2 Z Z 2 1 U 12  n 1 n 2  1  2 Z Z 2 1 Внешнее зацепление.                                       Внутреннее зацепление. где:  n – частота вращения, (об./мин.), w – угловая скорость, (рад./сек), z – число зубьев колеса. Пространственные механизмы передач с коническими зубчатыми колесами. Оси зубчатых колёс пересекаются (пространственные механизмы)  n 1 n 2  1  2 , Z Z 2 1 Формула для определения  передаточных отношений  механизмов с коническими  зубчатымиколесами:  U 12 где:  n – частота вращения, (об./мин.), w – угловая скорость, (рад./сек), z – число зубьев колеса. Внимание!  В   пространственных   механизмах   знак   передаточного отношения не определяется. Пространственные механизмы передач с червячными колесами. Оси зубчатых колес скрещиваются (пространственные механизмы). Формулы для определения передаточных отношений  механизмов с червячными зубчатыми колесами:  n1w1zk U12    =                     =             =                  , n2w2                 zч  где: ZK – число зубьев колеса, ZЧ – число заходов червяка. 1  ЧZ 4 Механизмы многоступенчатых зубчатых передач с неподвижными осями. 1 2 3                                         4                             5           6 Трехступенчатый плоский механизм передач (редуктор) с цилиндрическими колесами: (1,2 и 3,4 – внешние зацепления, 5,6 – внутреннее зацепление) Ступени U 16    1 m  UUU    34 12 56 2  1  Z Z 2 1  Z Z 4 3  6 Z Z 5 Z Z 2 1  Z Z 4 3  Z Z 6 5 , где m – число внешних зацеплений. Внимание! Ни в коем случае нельзя определять передаточные отношения от: 2­го к 3­ему  и от 4­го к 5­ому  колесам. Эти колеса находятся на одном валу и их угловые скорости одинаковы. Рядовое соединение зубчатых колёс с промежуточными колёсами. В этом случае на величину передаточного отношения влияют только: число  зубьев последнего и первого колес. Поэтому в этой схеме нас не интересует  число зубьев второго и третьего колес. Эти колеса называются промежуточными (устаревшее понятие – «паразитные»). А на знак передаточного отношения влияет только число колес в механизме. 1                     2                     3 4 U 14   где:    1 3 m 23 12  1 Z  Z  UUU Z Z  Z Z 3 4 3 2 1 2  34 Z Z 3 Z  Z Z Z 4 3 2 2 1 Z Z 4 1 . m– число внешних зацеплений. Механизмы многоступенчатых зубчатых передач  с подвижными осями. В   некоторых   многоступенчатых   зубчатых   передачах   оси   отдельных колес являются подвижными, в смысле: оси колес не только вращаются в кинематических парах, но и могут перемещаться в пространстве. Если степень свободы W такого механизма равна 1, то его называют планетарным зубчатым механизмом, а если W= 2, то дифференциальным. Планетарные редуктора (планетарные зубчатые механизмы). 2                                        3               4                           1                       H      Схема планетарного редуктора с одним внешним  и одним внутренним зацеплением            1 – подвижное колесо, 2 и 3 – блок сателлитов (два колеса жестко закрепленных                                на одном валу),            4 – неподвижное колесо, Н – водило (вращающееся звено, которое соединяется с                     осью сателлитов).  Алгоритм определения передаточного отношения от колеса 1 к водилуH  при неподвижном колесе 4: U1H (4)  = ? 1 Мысленно остановить водило и определить передаточное отношение  от подвижного колеса к тому колесу, которое в планетарном  механизме было неподвижным: Z2 .Z4Z2 .Z4 U14 (H) = (­1)m . U12 .U34 = (­1)1 .                     =        Z1 .Z3                                        Z1 .Z3                2                                        3               4                            1 Схема «преобразования» планетарного редуктора  в двухступенчатый редуктор с неподвижными осями с одним внешним (1,2) и одним внутренним зацеплением (3,4) 2. Полученный результат вычесть из 1: Z2 .Z4Z2 .Z4  U1H (4) = 1       (                   ) =  1 +   Z1 .Z3Z1 .Z3 Внимание!  Если требуется определить передаточное отношение от водила к колесу,   то   поступают   следующим   образом:   определяют   передаточное отношение от колеса к водилу, а затем берут обратное значение: Uн1 (4)= 1 :U1H (4) = 1 :(1+ Z2 . Z4 /Z1 .Z3)