Інформація для вчителів
Застосування (1/2)
Схема досліду з одноступеневою зубчастою передачею
У зубчастих передачах момент передається за рахунок форми зачеплення. Зазвичай ставлять зубчасті колеса з різними діаметрами й числами зубців. Передавальне число бажано мати нецілим, щоб ті самі зубці не входили в зачеплення завжди з тими самими і не виникало періодичного зношування.
Передавальне число простої циліндричної зубчастої передачі можна визначити за числами зубців ведучого і веденого коліс і або за моментами на них і так:
Зубчасті передачі мають властивість змінювати напрямок обертання на протилежний!
Застосування (2/2)
Схема досліду з пасовою передачею
У простому пасі сила передається за рахунок тертя. Через це пас завжди треба попередньо натягувати. Виняток становлять так звані зубчасті паси.
Обчислення передавального числа для простої пасової передачі відрізняється від зубчастої.
Передавальне число пасової передачі можна визначити за діаметрами шківів ведучого і веденого і так:
Ще одна відмінність від зубчастої передачі в тому, що пасова передача не змінює напрямку обертання!
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають базово розуміти сили й моменти та їхню дію. Бажано, щоб перед виконанням цього досліду учні вже пройшли дослід «P1001600 - Потужність», щоб мати уявлення про потужність.
Принцип
Вибором передавального числа зубчастої або пасової передачі можна взаємоузгоджено підібрати діючий момент і частоту обертання відповідно до потреби конкретного застосування.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають ознайомитися з будовою і принципом дії простої зубчастої та пасової передачі й зрозуміти механічні залежності, що за ними стоять.
Завдання
- На одноступеневій зубчастій і пасовій передачах треба визначити напрямки обертання ведучого й веденого коліс, а також передавальні числа.
- Отримані експериментально відношення слід порівняти з відношенням чисел зубців для зубчастих коліс і з відношенням діаметрів коліс для пасової передачі.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Зубчасті колеса механічного годинника
Зубчасті й пасові передачі - важливі вузли в найрізноманітніших механічних застосуваннях. Вони чудово надаються для перетворення частот обертання й моментів у певних відношеннях. Згадай, наприклад, зубчасті колеса в класичному годинниковому механізмі, клиновий пас на автомобільному двигуні або свій велосипедний ланцюг.
У цьому досліді ти ознайомишся з фізичним принципом, що за цим стоїть, і зрозумієш, як взаємопов'язані частота обертання й момент.
Завдання
Спершу дослідь просту циліндричну зубчасту передачу з двох зубчастих коліс.
Потім ти дослідиш пасову передачу, яка так само складається з двох коліс (без зубців).
Щоразу визнач:
- Передавальне число.
- Напрямок обертання коліс.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., з різьбою, l = 600 мм, d = 10 мм | 02035-00 | 1 | 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 2 | 4 | Вал, d = 12 мм, l = 45 мм | 02353-00 | 2 | 5 | Зубчасте колесо, Z = 20, m = 2 | 02350-13 | 1 | 6 | Зубчасте колесо, Z = 40, m = 2 | 02351-03 | 1 | 7 | Ступінчасте колесо | 02360-00 | 1 | 8 | Штангенциркуль, пластик | 03011-00 | 1 | 9 | Волосінь, на котушці, d = 0,7 мм, 20 м | 02089-00 | 1 |
|---|
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Ножиці | 1 |
Складання (1/2)
Склади дві половини штативної основи.
Потім скрути розбірний штативний стрижень в один довгий.
Закріпи довгий стрижень вертикально у штативній основі.
Складання штативної основи
Скручування штативного стрижня
Складання штатива
Складання (2/2)
Установлення подвійних муфт
Закріпи обидві подвійні муфти на штативному стрижні.
Насади обидва зубчасті колеса на вали й затисни вали в обох муфтах.
Установи ручку на великому зубчастому колесі.
Посунь одну з подвійних муфт так, щоб зубчасті колеса ввійшли в зачеплення, але оберталися легко й без заїдань.
Зубчаста передача
Виконання (1/6)
Обертання верхнього зубчастого колеса
Полічи зубці на обох колесах і запиши числа зубців і у протоколі.
- Обертай верхнє (велике) колесо по черзі за годинниковою стрілкою і проти неї та спостерігай напрямок обертання меншого колеса. Скористайся для цього позначками на колесах.
- Зроби на більшому колесі 10 обертів () і полічи оберти меншого колеса.
- Запиши свої значення в протокол.
Виконання (2/6)
Обертання нижнього зубчастого колеса
- Тепер насади ручку на нижнє, менше зубчасте колесо.
- Зроби тепер на меншому колесі 10 обертів () і полічи оберти більшого колеса
- Запиши свої значення в протокол.
Виконання (3/6)
Роз'єднати колеса й насадити на вали
Заміни обидва зубчасті колеса на шківи.
Розведи обидві подвійні муфти приблизно на 10 см і знову затисни вали в муфтах.
Зроби з волосіні петлю потрібної довжини і накинь її на обидва колеса.
Тепер посунь подвійні муфти так, щоб шнур був туго натягнутий.
Пасова передача
Виконання (4/6)
Обертання верхнього колеса
- Обертай верхнє (велике) колесо по черзі за годинниковою стрілкою і проти неї та спостерігай за меншим колесом. Скористайся для цього позначками на колесах.
- Зроби на більшому колесі 10 обертів () і полічи оберти меншого колеса.
- Запиши свої значення в протокол.
Виконання (5/6)
Обертання нижнього колеса
- Тепер устав ручку в менше нижнє колесо.
- Зроби тепер на меншому колесі 10 обертів () і полічи оберти більшого колеса
- Наостанок виміряй штангенциркулем діаметри і обох шківів пасової передачі.
- Запиши свої значення в протокол.
Вимірювання коліс
Виконання (6/6)
Розбирання штативної основи
- Щоб розібрати штативну основу, натисни кнопки посередині й розведи обидві половини.
Протокол
Таблиця 1
Внеси сюди свої виміряні значення.
: велике колесо / : мале колесо.
Обчисли передавальні числа зубчастої передачі з відношень чисел зубців і відповідних чисел обертів.
Число зубців z1:
.
.
.
.
i_z1 = z2/z1:
i1 = U1/U2:
.
Число зубців z2:
U1 = 10 / U2:
i_z2 = z1/z2:
i2 = U2/U1:
U2 = 10 / U1:
Таблиця 2
Внеси сюди свої виміряні значення.
: велике колесо / : мале колесо.
Обчисли передавальні числа пасової передачі з відношень діаметрів і відповідних чисел обертів.
Діаметр d1:
.
.
.
.
i_d1 = d2/d1:
i1 = U1/U2:
.
Діаметр d2:
U1 = 10 / U2:
i_d2 = d1/d2:
i2 = U2/U1:
U2 = 10 / U1:
Завдання 1
Зубчаста передача
Питання
.
Завдання 2
Зубчаста передача
Питання
.
Завдання 3
Зубчаста передача
Питання
.
Завдання 4
Пасова передача
Питання
.
Завдання 5
Пасова передача
Питання
.
Завдання 6
Пасова передача
Питання
Чи можеш ти назвати спосіб змінити в пасовій передачі напрямок обертання веденого колеса?
(За потреби перевір експериментально)
.
Завдання 7
Зубчаста передача
Питання
.
Пасова передача