Одна из самых примечательных ячеек образовательного набора Lego WeDo 2.0 содержит детали, которые были заимствованы из серии конструкторов Lego Technic: цилиндрические, конические и двойные конические зубчатые колеса, зубчатые рейки, червячное колесо (вовсе не колесо по своей сути!) и кейс для червячного редуктора. Всё это многообразие деталей позволяет создавать модели с механическими передачами.
В рамках настоящей статьи предлагаем ознакомиться с базовыми механическими передачами, которые можно собрать, используя детали набора Lego WeDo 2.0. И прежде чем мы перейдем к их рассмотрению, хочется отметить, что до появления подобных образовательных конструкторов познакомиться с данными передачами можно было только в рамках курса специальной дисциплины «Детали машин» в университете или колледже. Сейчас же у детей есть уникальная возможность познакомиться с принципом работы большинства устройств, которые встречаются нам в повседневной жизни – от коробки передач автомобиля до лифта!
Цилиндрическая передача Lego WeDo 2.0
В наборе есть два зубчатых колеса (шестеренки) на 24 зубья, а также 4 шестерёнки на 8 зубьев. Все шестеренки имеют серый цвет. Особенность цилиндрических шестеренок заключается в том, что они могут передавать вращение в одной плоскости, то есть оси вращения, на которых установлены шестеренки должны быть параллельны. В возрасте 7-8 лет ребята знакомятся с одноступенчатыми цилиндрическими передачами, а затем осваивают и принцип построения многоступенчатых (каскадных) редукторов.
Коническая передача Lego WeDo 2.0
Конические зубчатые колеса представлены в наборе в следующем составе: две конические шестерни на 20 зубьев (бежевого цвета), двойное коническое колесо на 12 зубьев – 2 шт. и на 20 зубьев – 2 шт. Последние четыре конические колеса имеют черный цвет. Итого шесть конических шестеренок! Особенность конической передачи заключается в том, что вращение может передаваться в разных плоскостях, то есть оси вращения, на которых установлены шестеренки могут пересекаться под различными углами. Самый популярный вариант – это взаимно перпендикулярное расположение осей, т.е. угол между ними равняется 90º.
Червячная передача Lego WeDo 2.0
Одна из самых любимых передач у ребят в нашей секции – это червячная. Во-первых, название у передачи более чем запоминающееся, а во-вторых, разработчики конструктора предусмотрели специальный кейс для червячного редуктора – поэтому сложностей по сборке такой передачи не возникает. В то же время в конструкторе Lego Mindstorms EV3 специального кейса не предусмотрено и ребятам приходится собирать червячный редуктор «с нуля». Помимо специального кейса в наборе есть и основой элемент – «червяк», деталь напоминающая всем своим видом Архимедов винт. В зацепление с червяком оказывается цилиндрическая шестеренка (24 зубья). Таким образом, сам по себе червячный редуктор является зубчато-винтовым механизмом, оси валов при этом скрещиваются под углом 90º. Важная особенность червячной передачи – однонаправленность действия – мы можем передавать вращение от червяка к зубчатому колесу, и не можем наоборот, поскольку в этом случае зубья шестеренки стопорятся о витки неподвижного червяка.
Реечная передача Lego WeDo 2.0
Последние детали в нашей ячейке – это зубчатые рейки, в количестве 4 штук. Передача также очень популярна у детей – единственная передача в наборе, которая преобразовывает вращательный тип движения в поступательный. В зацепление с зубчатыми рейками может оказаться любая из имеющихся шестеренок, как цилиндрическая, так и коническая. Преобразование движения из вращательного в поступательное обратимо, в зависимости от того какой элемент – рейка или шестеренка закреплены конструктивно.
Ременная передача Lego WeDo 2.0
Ещё одна механическая передача, которую можно встретить в наборе – ременная. Однако ее элементы располагаются уже в соседней ячейке – два желтых ремня 33мм и два красных ремня 24мм. Здесь же располагаются колёса, которые при отсутствии шин на них, играют роль шкивов ременной передачи. В качестве шкивов могут выступать и жёлтые втулки, поскольку также имеют специальную форму торца с вырезом. Принцип действия ременной передачи интуитивно понятен всем – ближайший аналог по принципу действия – цепную передачу, все видели в действии на своих велосипедах. Однако не всё так просто – желание передать вращение на большое расстояние приводит к тому, что ремни не выдерживают натяжения и рвутся. Поэтому заранее предупредите детей быть внимательнее!
На самом деле список механических передач, собираемых из деталей конструктора Lego WeDo 2.0 можно продолжить, например, планетарная передача или кривошипно-шатунный механизм (а это между прочим уже «Теоретическая механика»). В следующих обзорных статьях мы обязательно рассмотрим следующую кагорту механических передач!
Уведомление: itemprop="name">Секреты механических передач Lego WeDo 2.0 - Секция робототехники для детей в Екатеринбурге "Дело Техники"