Использование современных технических средств для изучения основ прикладной механики школьниками на принципе зубчатых передач(ч.1)

В общеобразовательных учреждениях в настоящее время наблюдается потеря интереса к предмету «технология». Тем не менее, этот предмет играет важную роль в школьном образовании, формируя первоначальные представления об инженерном деле у школьников.

Популяризировать технологическое образование в школе на уроках технологии предлагается через изучение и последующее изготовление отдельных моделей механизмов, которые получили широкое применение в реальных технических устройствах. Однако, решить задачи популяризации возможно только, если школьные лаборатории будут оснащаться современными станками и инструментами.

В работе рассматривается пример изготовления с помощью современного оборудования модели планетарной зубчатой передачи. На этом примере показаны потенциальные возможности развития школьного технологического образования, при соответствующем оснащении школ.

Планетарные зубчатые передачи нашли широкое применение в различных машинах, например, в автомобилях, станках, самолётах, военной технике.

Планетарная зубчатая передача состоит из солнечной шестерни -центральное колесо, взаимодействующее с сателлитами - колеса с перемещающимися осями вращения, и эпициклического колеса, которое представляет собой колесо с внутренними зубьями, взаимодействующее с сателлитами, а также водила, несущего на себе сателлиты. Одно из центральных колёс, как правило, эпициклическое, является неподвижным. Основная кинематическая характеристика зубчатой передачи - передаточное отношение.

В данной работе рассматривается пример изготовления планетарной передачи, состоящей из двух ступеней - двух отдельных планетарных передач, объединённых в одном механизме. Основные характеристики колёс: модуль для всех колес составляет 2 мм; число зубьев солнечной шестерни 15, диаметр центрального отверстия 10 мм; число зубьев сателлитов - 23, диаметр центрального отверстия 15 мм; число зубьев эпициклического колеса - 60. Количество сателлитов для каждой ступени - 3, которые расположены под углом 1200 друг к другу.

Для проектирования зубчатых колёс использовалась программа Gear template Generator, которая генерирует по исходным данным чертёж зубчатого колеса, далее чертеж для каждого колеса импортировался в редактор CorelDraw. Материал зубчатых колес и остальных элементов - фанера толщиной 6 мм. Колёса нарезались на лазерном станке Halk- 53. Для придания дополнительной прочности колёса нарезались в двух экземплярах и склеивались между собой клеем ПВА, таким образом, толщина каждого колеса составляла 12 мм. Водило также нарезалось на лазерном станке. Диаметр отверстий для установки сателлитов - 14 мм, диаметр центрального отверстия - 10 мм. Для установки зубчатых колёс и водила были изготовлены оси. Размеры оси для установки сателлитов: диаметр 15,5 мм, длина - 17 мм. Размеры оси для установки солнечной шестерни: диаметр - 10 мм, длина - 103 мм. Материал изготовления осей - древесина. Оси изготавливались на токарном станке. Оси сателлитов склеивались с водилом с помощью клея ПВА. Водило первой ступени и солнечная шестерня второй ступени также склеивались между собой. Все звенья механизма после изготовления шлифовались. На рисунке 1 показаны изготовленные звенья механизма.

Держатель и основание механизма изготавливалось из древесины. Основание было выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда: ширина- 140мм, длина- 260мм, высота- 41 мм. Держатель и основание изготавливались на фрезерном станке. Размеры держателя не регламентировались. На рисунке 2 представлен механизм в сборе.

М. А. Зверев, В. Д. Петров, М. А. Суворов
Продолжение следует