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ingranaggi
mechanical science
TM
L'interno della trasmissione di un motore
con ingranaggi di più efficace design
Sfida a Costruire
Se volete scoprire come gli
ingranaggi a cono possono essere
combinati per lavorarci, provate a
costruire un modellino di “frullatore
manuale” e osservate quanta potenza
viene trasferita da una sola entrata ad
una doppia uscita. Seguite le
istruzioni alle pag 9-10 del libretto di
istruzioni Engino: INGRANAGGI e
create il vostro frullatore manuale;
vincete 2 punti se ci riuscite.
attività manuali
Trasferimento di movimento
Area informativa
Cambiare la direzione dell'asse: : In molte
macchine, la direzione d'uscita del movimento non è
la stessa di quella d'entrata. Questo è un altro
aspetto delle macchine semplici: la capacità di
cambiare la direzione del movimento. Un
meccanismo ideale per cambiare la direzione del
movimento sono i giunti, illustrati in dettaglio nella
nostra confezione di Mechanical Science: GIUNTI di
Engino Education. Quando è richiesta sia grande
precessione che alta velocità, gli ingranaggi sono la
migliore soluzione. Come dovrebbe essere
modificata la forma dell'ingranaggio per trasferire
efficacemente la rotazione a un angolo di 90 gradi?
Libretto di
Introduzione
Ingranaggi che trasferiscono
la rotazione con un angolo
di 90°
La caratteristica comune tra l'immagine di sinistra e quella sopra è la
forma del dente. La forma a V rende possibile l'incastro quando i denti
sono l'uno perpendicolare all'altro, cioè quando sono a 90 gradi. Questo
tipo di ingranaggio a V è definito ingranaggio a cono ed è uno dei tipi più
utili di ingranaggi, dato che ha svariate applicazioni. Prendete per
esempio il tradizionale trapano a mano che vedete nell'immagine sotto.
Questo tipo di ingranaggio ci permette di girare la manovella nella
direzione per noi più agevole. Notate anche la differenza di diametro tra i
due ingranaggi a cono? Perché secondo voi gli ingranaggi del trapano a
mano non sono della stessa forma?
Un elicottero
Scoprite...
Come trasferire la rotazione ad una
posizione distante.
Lo sapevate che gli elicotteri hanno due rotori
e non uno? Hanno un'elica grande che fa
volare l'elicottero ma hanno anche un piccolo
rotore posteriore che gira in una direzione
diversa! Può essere piccolo ma senza di esso
l'elicottero non potrebbe mai decollare! Il rotore
posteriore è preposto per tenere l'elicottero in
equilibrio, altrimenti girerebbe senza controllo
in aria! Vi siete mai chiesti come viene
alimentato questo piccolo rotore? Potrete
simulare il volo costruendo il vostro elicottero
Engino, e scoprendo come fa a muoversi il
rotore posteriore se è posizionato così lontano
dal motore centrale.
Esperimento 4: Elicottero
Procedimento:
1. Seguite attentamente le istruzioni del manuale di
istruzioni per costruire Engino: INGRANAGGI alle
pagine 11-12 e costruite un modellino di elicottero.
Un frullatore manuale
2. Giocate per un po' con il vostro elicottero per
capire come funziona. Cosa osservate quando girate
la manovella che è posizionata sulla coda del
modellino? Provate a far ruotare il rotore principale
con la mano. Che cosa osservate? [1]
Un trapano manuale
Gli ingranaggi standard che si incastrano l'uno nell'altro sono detti
ingranaggi cilindrici e gli ingranaggi Engino funzionano allo stesso modo.
Come avrete potuto notare nel nostro esperimento precedente, gli
ingranaggi Engino sono anche capaci di trasferire la rotazione ad un
angolo di 90 gradi come fanno gli ingranaggi a cono. Questo tipo di
ingranaggio è simile a quello dell'ingranaggio a gancio, usato
anticamente nei mulini perché era facile da produrre con il legno.
Oggigiorno, simili ingranaggi vengono prodotti con precessione ma sono
inferiori agli ingranaggi a cono perché comportano una maggiore perdita
di energia, per via dell'attrito. Ma, come nelle componenti delle altre
macchine, ogni forma ha il suo scopo, che in alcune applicazioni viene
svolto meglio. Gli ingranaggi Engino appartengono alla categoria degli
ingranaggi a corona per la loro forma particolare.
Verifica:
verificate quanto avete imparato
3. Misurate con un righello la distanza tra la
manovella della coda e il rotore principale. Misurate
anche la lunghezza dell'asse Engino più lungo. [2]
L'elicottero Chinook non ha il rotore
posteriore poiché viene sollevato
a due grandi rotori centrali che
girano in direzioni opposte.
Distanza della manovella
della coda dal rotore
Lunghezza dell'asse
più lungo Engino
Materiali necessari:
4. Come possiamo creare un asse più lungo? [3]
1. Componenti Engino.
2. Manuale di istruzioni per
costruire di Engino: INGRANAGGI.
Modellino di elicottero Engino
Cos'è un INGRANAGGIO A CONO e cosa fa?
17
pag
Ingranaggi a
corona Engino
.Cos'è un INGRANAGGIO CICLINDRICO e un
INGRANAGGIO A CORONA e quali sono le differenze?
pag
18
ingranaggi
mechanical science
TM
Osservazioni e attività supplementari
attività manuali
Area informativa
1) Quale parte dell'elicottero gira più velocemente? La manovella della coda o il rotore
centrale?
Estendere l'albero motore
2) Misurate il numero di giri del rotore principale quando la manovella della coda fa 5 giri
completi. Girate la manovella lentamente per non perdere il conto!
Giri del rotore principale
3) Mettete a confronto i vostri risultati con le risposte che avete dato nell'attività 2 dell'area
osservazione del precedente esperimento con il modellino della giostra (pag 16). I risultati
sono gli stessi anche questa volta? Perché?
Libretto di
La pompa ad acqua di un
mulino a vento trasferisce
energia dalle pale alla
pompa ad acqua nel
terreno usando un'asta
molto lunga
In molte macchine, la fonte di energia motrice non
è direttamente collegata alla posizione richiesta
per la trasmissione. Un esempio di questo sono le
automobili, che hanno il motore (fonte di
energia/input) nel cofano, mentre il movimento di
trasmissione avviene davanti o sulle ruote
posteriori. In questi casi, dobbiamo trasferire
l'energia alla posizione desiderata, estendendo
l'albero. Apparentemente sembra molto semplice!
Basta creare un albero più lungo, il quale, se
supportato efficacemente, può trasmettere il
movimento da una posizione all'altra. Come si può
fare, usando le componenti Engino?
4) Sulla base di quanto avete imparato finora, calcolate il rapporto di riduzione (anche
chiamata rapporto di velocità) del vostro modellino di elicottero. Scrivete le vostre
riflessioni e i vostri calcoli qui sotto.
Gli assi Engino possono essere
connessi per crearne uno più lungo
Nella confezione di Engino ci sono vari assi di diverse
lunghezze e 4 connettori, che sono quei piccoli pezzi
grigi cilindrici in cui si inserisce un asse su ogni lato.
Questa componente è stata usata sia nel modellino della
giostra sia per l'elicottero, dove abbiamo dovuto
trasferire il movimento ad una certa distanza. Come
avrete notato, abbiamo usato due termini per indicare le
stesse componenti. C'è una sottile differenza nel
significato, in base a come vengono usate. Un asse è
un'asta attorno alla quale ruotano due o più ruote. Un
albero motore è un'asta che trasmette forza e momento
di rotazione.
In alcuni casi, è necessario cambiare la direzione
dell'albero. Abbiamo imparato che si può fare ad un
angolo di 90 gradi, con l'uso degli ingranaggi a cono. E
per quanto riguarda gli altri gradi? E' possibile cambiare
l'asse di rotazione senza usare ingranaggi?
Sfida a Costruire
Quiz 4
L'estate è una bellissima stagione perché possiamo godere del
sole, del mare, dei gelati, più che nelle altre stagioni! Ma cosa
succede quando la temperatura è troppo alta e a casa non avete
un condizionatore? La maggior parte delle persone usano un
ventilatore per rinfrescarsi! Provate a creare il vostro ventilatore
ad alta velocità in modo tale da affrontare la calura dell'estate. Se
incontrate difficoltà, provate il modellino di ventilatore ad alta
velocità Engino alle pagine 13-15 del vostro manuale di istruzioni
per costruire: INGRANAGGI. Se riuscite a costruirlo, riceverete
dei punti in premio! ( 2 punti )
Spostamento angolare dell'asse di rotazione di un angolo θ
Gli ingegneri hanno trovato un modo astuto per
connettere due alberi e cambiare contemporaneamente
l'asse di rotazione. Questo tipo di giunzione è detto
Giunto Universale o “Giunto a nocca” e consiste in un
paio di cerniere a forma di U disposte l'una vicino all'altra
a 90°, collegate da un'asta a croce. Si pensa che il
concetto si basi sul disegno delle sospensioni, che sono
in uso fin dall'antichità.
Modellino di ventilatore
ad alta velocità Engino
asta a croce
Asta input
Asta output
Un giunto universale
Un ventilatore per rinfrescare
19 pag
L'asta di guida principale di un'automobile
trasmette potenza alle ruote posteriori
Una coppia di giunti a U che spostano
l'asse di rotazione in parallelo
pag
20
ingranaggi
mechanical science
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Se date un'occhiata ai modellini che abbiamo costruito,
c'è un'altra componente che abbiamo usato, che
assomiglia a una vite. Come possiamo vedere
nell'immagine a sinistra, questa componente può essere
collegata a due assi, uno su ogni lato. Ma, in realtà, per
cosa è stato creato quest'oggetto?
In molte macchine c'è bisogno di convertire il movimento rotatorio in
movimento lineare, cioè in una linea retta. Anche altre macchine sono in
grado di farlo, per esempio le manovelle o le camme, e persino i giunti;
ma gli ingranaggi possono farlo con una grande precisione, mantenendo
il pieno controllo in qualsiasi posizione! Gli ingranaggi che riescono a
fare questo si chiamano rocchetto e cremagliera.
Rocchetto
Trasmettitori a verme:
Sistema di rocchetto e cremagliera
Un trasmettitore a verme di
una vecchia gru navale
ruota a verme
Abbiamo imparato che il rapporto di riduzione esprime la
quantità della velocità aumentata (o diminuita)
dell'ingranaggio di trasmissione, rispetto all'albero di
entrata. Con una sola completa rotazione del verme, la
ruota a verme girerà solo di un dente. Quindi, perché la
ruota a verme esegua una rotazione completa, il verme
deve ruotare tante volte quante sono i denti della ruota.
Ciò significa che se usiamo una ruota con 50 denti,
otterremo una riduzione di velocità di 50 volte.
with a worm drive the rotation can be
changed by 90 degrees
I trasmettitori a verme hanno molte applicazioni laddove è
richiesta una grande riduzione di velocità, per esempio nei
cambi dei motori. Un significativo vantaggio dei
trasmettitori a verme è che operano in una sola direzione,
quella del verme come input. Se provate a girare la ruota a
verme in senso contrario, si bloccherà! Questo si rivela
molto utile in applicazioni dove è richiesta un'operazione
unidirezionale, per esempio nelle gru dove non si vuole
che il carico cadi a causa del suo peso! D'atro canto, i
trasmettitori a verme hanno lo svantaggio di generare
troppo attrito e quindi richiedono una lubrificazione
permanente. Per saperne di più sugli ingranaggi a verme,
prendete il nostro set di Mechanical Science: VITI E VITI
SENZA FINE di Engino Education.
Trasmissione con
ingranaggi ad elica
21 pag
Sfida a Costruire
cremagliera
verme
Spessore del verme
La trazione a verme Engino se connessa
all'ingranaggio mediano reduce di 18 i giri
al minuto dell'asse input!
Altri tipi di ingranaggi
Esistono diversi tipi di ingranaggi, ognuno creato per
un'applicazione specifica. Finora abbiamo visto
l'ingranaggio cilindrico standard, l'ingranaggio a cono,
l'ingranaggio a corona e quello a verme. I denti degli
ingranaggi cilindrici possono essere modificati per
massimizzare la performance; queste forme sono note
come ingranaggi elicoidali, poiché hanno denti curvi.
Ingranaggi a sperone
attività manuali
Rocchetto e cremagliera
Verme Engino
Questo è un tipo particolare di ingranaggio che può
ridurre la velocità rotatoria (gpm) di gran lunga rispetto a
un ingranaggio standard a treno. Il verme occupa molto
meno spazio, aumenta la forza rotatoria a cambia anche
la direzione dell'asse rotatorio di 90 gradi. Il trasmettitore
a verme è costituito di due parti, il verme a forma di vite,
che è una macchine semplice, e la ruota a verme, che
assomiglia più a un ingranaggio cilindrico. Nell'immagine
a destra potete osservare il trasmettitore a verme di una
vecchia gru navale.
Libretto di
Con il vostro set Engino potete
assemblare un sistema di rocchetto
e cremagliera. Sapete costruire una
macchina per usarli? Alle pagine 1617 del vostro manuale di istruzioni
per costruire troverete le istruzioni
per creare un modellino di
segnaposto girevole! Provate e se ci
riuscite guadagnerete 2 punti.
Cremagliera
Ruota dentata
DID YOU KNOW?
Another gear set up that
can have special
applications is the
planetary gearing, also
called epileptic gearing.
This is a complex set-up of
gears that consists of one
or more outer gears (called
planet gears), revolving
about a central gear (called
sun). Usually, the planet
gears are mounted on a
movable arm which can
rotate relative to the sun
gear. If you see in the right
picture there is also an
outer ring gear (called
annulus) which meshes
with the planet gears. A
great advantage of this type
of gearing is that it is
compact and can transfer
big loads. Another strange
type of gears are the non
circular gears that are
shown in right figure,
used when speed
variations are needed or
axle oscillations such as
in textile machines.
Il sistema a rocchetto e cremagliera Engino
Ingranaggi non circolari
Ingranggi
planetari
solare
Ingranaggio
esterno ad anello
Un sistema di
ingranaggi planetario
Verifica:
verificate quanto avete imparato
Cos'è un GIUNTO UNIVERSALE e a cosa serve?
Cos'è un TRASMETTITORE A VERME e quali sono i
suoi vantaggi?
Cos'è il sistema dell'ingranaggio a ROCCHETTO E
CREMAGLIERA e perché è stato inventato?
pag
22
ingranaggi
mechanical science
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Il Grande Quiz
Esercizio 3
Sono sicuro che vi sia piaciuto questo libretto e che abbiate fatto un divertente
viaggio nel fantastico mondo degli ingranaggi! Prima di salutarci, verifichiamo quanto
avete imparato con tutti questi esperimenti e informazioni. Impegnatevi a risolvere i
seguenti esercizi, rispondendo negli appositi spazi. Alla fine del libretto, potrete
trovare le soluzioni. Per ogni risposta corretta, riceverete i punti indicati nelle
parentesi vicino all'esercizio. Sommate tutti i vostri punti (anche quelli dei precedenti
quiz e delle sfide a costruire ) e scoprite qual è il vostro livello nel reparto degli
Ingranaggi di Mechanical Science.
Completate il diagramma usando le parole nella casella grigia.
(3.5 punti)
Libretto di
attività manuali
Radice, circonferenza primitiva,
punto primitivo, dente, spessore
circolare, circonferenza primitiva
Esercizio 1
(a) Completate l'immagine seguente usando le parole nella casella grigia. Potete
anche indicare la direzione degli ingranaggi B e C con una freccia? (2 punti )
ruota folle, ingranaggio motore,
diametro, ingranaggio di
trasmissione
C
A
B
Esercizio 4
Nell'immagine a destra, potete vedere un ingranaggio standard che trasferisce il
movimento dall'ingranaggio più grande a quello più piccolo, per mezzo del medio.
Sapreste suggerire un modo per trasferire il movimento da un punto ad un altro più
distante mantenendo sempre la stessa direzione di rotazione? Esponete la vostra idea
e disegnate nella casella verde. (2 punti)
Esercizio 5
Annotate le differenze e le analogie tra le carrucole e gli ingranaggi. ( 2.5 punti)
(b) Qual è la funzione della ruota folle? (1 punto)
Esercizio 6
Esercizio 2
Completate le frasi sotto usando i termini
appropriati della casella grigia. (3 punti)
Velocità di uscita, incastrano, motore,
tra, di trasmissione, direzione di rotazione,
invertita, mantenere, più grande, ruota folle.
I trapani elettrici come quelli nella figura sotto, funzionano per mezzo di ingranaggi. Sapreste identificare il tipo
di ingranaggio usato nell'immagine in questa macchina? Perché viene usato questo sistema di ingranaggi?
Spiegate come funziona e quali sono le sue caratteristiche. (2 punti)
When two gears directly ....................., the .......................................... is ...................... If we want to .....................
the same direction of rotation, an ..................... positioned ..................... the other gears is needed. In order to
increase the ............................., the ..................... gear should be ..................... than the ..................... gear and
vice versa.
23 pag
pag
24
ingranaggi
mechanical science
TM
Libretto di
attività manuali
Esercizio 7
Esercizio 9
Sotto, ci sono tre colonne: la prima con le immagini degli ingranaggi, la seconda con i loro nomi e la terza con le
loro caratteristiche. (3 punti)
Il seguente sistema di ingranaggio è fatto di 4 ingranaggi. L'ingranaggio A è l'ingranaggio motore ed ha 80 denti,
gli ingranaggi B e C hanno 20 denti e quello C ha 40 denti.
A
Ingranaggio
a cono
Ruota folle
Un ingranaggio che
comprende uno o più
ingranaggi composti che
cambia
significativamente la
velocità di rotazione
(aumento o decremento)
C
D
Converte il movimento
rotatorio in lineare
B
a) Sapreste calcolare il rapporto di velocità di questo ingranaggio? (2 punti)
Ingranaggio
a verme
Lavora solo in una
direzione, mentre si
riduce di molto la
velocità
b) Se il diametro B è di 200 mm, sapreste calcolare i diametri degli ingranaggi A, C e D? (1 punto)
Scatola del
cambio
Rocchetto
e cremagliera
Collega due ingranaggi
(denti) che non sono
vicini mantenendo la
stessa direzione di
rotazione.
Cambia la direzione di
rotazione di 90 gradi
c) Se l'ingranaggio D ruota a 4000 gpm, qual è la velocità dell'ingranaggio A? (1 punto)
Esercizio 10
Sotto potrete vedere un sistema di ingranaggio dove l'ingranaggio A è il motore che gira in senso orario, come
viene indicato dalla freccia.
A
Trasmissione
a catena
Mantiene la stessa
direzione di rotazione tra
l'ingranaggio motore e
quello condotto
B
a) ) Quale direzione segue l'ingranaggio B? Indicatela con
la freccia. (1 punto)
Esercizio 8
Disegnate un sistema a due ingranaggi dove la velocità d'uscita è incrementata di 10 volte. Semplicemente
disegnate due cerchi, dove ognuno rappresenta un ingranaggio. Quanti denti hanno gli ingranaggi? Vicino ad
ogni ingranaggio, scrivi il numero dei denti, e il suo ruolo (motore o condotto). (2 punti)
b) Quale direzione segue l'ingranaggio C? Indicatela con la
freccia. (1 punto)
C
c) ) L'ingranaggio C gira più velocemente o più lentamente dell'ingranaggio A? Spiegate il motivo. (1 punto)
25 pag
pag
26
ingranaggi
mechanical science
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Libretto di
attività manuali
numero dei denti di B
10
1
R.V.1 =
=
=
numero dei denti di A
60
6
Commenti e Soluzioni
Cos'è un ingranaggio, in sostanza?
1
R.V.totale = R.V.1 x R.V.2 =
numero dei denti di D
Esperimento 1
[1] Tappa 1, pagina 3: Il pacchetto Engino di Mechanical Science: INGRANAGGI comprende tre formati di
ingranaggi a corona (grande, medio e piccolo)
[2] Tappa 3, pagina 3: Quando la manovella gira in senso orario, il carico viene sollevato, quando invece gira in
senso antiorario, il peso viene abbassato. Questo dipende dalla direzione che la corda segue sull'asse, quindi la
risposta può essere il contrario!
[3] Tappa 4, pagina 3: La manovella completa 36 giri. Non è così difficile girare la manovella e il peso è sollevato
con una velocità media.
R.V.1 =
=
numero dei denti di C
Rapporto di riduzione e scatole di cambio
Osservazioni e attività supplementari
=
30
3
Ingranaggio piccolo
Lunghezza corda
5.4cm
Diametro ingranaggio
1.6cm
Numero di denti
Ingranaggio medio
Lunghezza corda
Numero denti ingranaggio grande
Numero denti ingranaggio piccolo
Numero denti ingranaggio medio
Numero denti ingranaggio piccolo
Ingranaggio grande
14cm
lLunghezza corda 22cm
Diametro ingranaggio 4.2cm
Diametro ingranaggio 6.6cm
Numero di denti
6
(2) pagina 12
Numero denti ingranaggio grande
Numero denti ingranaggio medio
Quiz 1 (2 punti)
Per aumentare la velocità, l'ingranaggio motore deve essere più grande dell'ingranaggio condotto, invece per
diminuire la velocità, l'ingranaggio condotto deve essere più grande dell'ingranaggio motore. Dunque, ciò che si
guadagna in velocità, lo si perde in forza.
3
Cos'è la circonferenza?
1) Caso 1 = 105 giri della manovella, più facile, più lento
Caso 2 = 11 giri della manovella, più difficile, più veloce
Caso 3 = 7 giri della manovella, difficilissimo, velocissimo
Caso 4 = 155 giri della manovella, facilissimo, lentissimo
NOTA: Le tue risposte potrebbero cambiare leggermente ma più o meno dovrebbero essere così.
2) Nel caso 4, dove l'ingranaggio motore è più piccolo dell'ingranaggio condotto, la manovella gira con più facilità,
ma il carico viene sollevato molto lentamente. Al contrario, nel caso 3, dove l'ingranaggio motore è più grande
dell'ingranaggio condotto, la manovella gira con una grandissima difficoltà ma il carico viene sollevato molto
velocemente. In generale, la grandezza dell'ingranaggio motore è importante per l'ingranaggio condotto,
maggiore è la forza necessaria per girare la manovella e più velocemente il carico sarà sollevato.
6
1
1
=
18
La velocità di uscita è aumentata di 18 volte, quindi l'ingranaggio D compirà 1800 gpm.
(1) pagina 11
Osservazioni e attività supplementari (pagina 4)
10
1
x
1.6
5
3
18
Numero di denti
Diametro ingranaggio grande
Diametro ingranaggio medio
Diametro ingranaggio grande
Diametro ingranaggio piccolo
Diametro ingranaggio medio
Diametro ingranaggio piccolo
30
1.57
4.125
2.625
Possiamo notare come il rapporto di riduzione sia pressoché lo stesso del rapporto dei diametri.
Cambiare direzione di rotazione
Esperimento 3
1) pagina 10
[1] Tappa 2, pagina 15: Quando la manovella gira, la giostra gira.
[2] Tappa 3, pagina 15: Quando la manovella gira più velocemente, i sedili vengono sollevati in cima alla giostra a
causa della forza centrifuga, che dipende dalla velocità rotatoria della giostra ed è sperimentata come
Caso 1 = 2 giri in entrata, 30 giri in uscita, più difficile, 2:30 = 1:15
Caso 2 = 10 giri in entrata, 15 giri in uscita, difficile, 10:15 = 2:3
Caso 3 = 15 giri in entrata, 10 giri in uscita, facile, 15:10 = 3:2
Caso 4 = 30 giri in entrata, 2 giri in uscita, più facile, 30:2 = 15:1
Osservazioni e attività supplementari
2) Nei casi 1 e 2, la velocità di uscita è aumentata perché un ingranaggio grande guida uno molto più piccolo.
Per esempio, nel primo caso, l'ingranaggio motore medio guida il piccolo che è supportato sullo stesso asse del
più grande, che quindi guida il seguente ingranaggio piccolo. Nello specifico, nel caso 3, l'ingranaggio medio ne
guida uno più piccolo, ma questo piccolo ingranaggio condotto è supportato sullo stesso asse, come un altro
piccolo ingranaggio che quindi guida il più grande; in questo modo otterremo un decremento in velocità.
1)
output
input
3) Quando i giri di entrata sono meno di quelli di uscita (1:15 e 2:3), la velocità aumenta mentre per un solo giro
dell'ingranaggio motore più grande, l'ingranaggio condotto più piccolo compie molti più giri. D'altro canto, quando i
giri d'uscita sono di meno di quelli d'uscita (3:2 e 15:1), la velocità decresce perché per 2 o 3 giri dell'ingranaggio
motore più piccolo, l'ingranaggio condotto più grande compie molti meno giri.
Quiz 2 (2 punti)
A
C
D
27 pag
B
2) I risultati nella colonna dei “giri della Manovella” sono gli stessi dei “giri della Giostra” perché l'ingranaggio
medio tra i due ingranaggi più piccoli è principalmente una ruota folle e non produce effetti sulla velocità totale.
Anche se l'ingranaggio medio riduce la velocità, poiché è condotto da un ingranaggio piccolo, diventa il motore di
un altro piccolo ingranaggio, riportando la velocità a quella originale.
pag
28
ingranaggi
mechanical science
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Libretto di
attività manuali
Quiz 3 (2 punti)
Esercizio 2 (3 punti)
La manovella di un trapano a mano è posizionata perpendicolarmente e nel
momento in cui gira il moto rotatorio è trasmesso ad un ingranaggio
orizzontale, aumentando la velocità di rotazione molte volte.
Quando due ingranaggi si incastrano direttamente, la direzione di rotazione
viene invertita. Se vogliamo mantenere la stessa direzione di rotazione, c'è
bisogno di un'altra ruota folle posizionata tra gli altri ingranaggi. Per aumentare
velocità d'uscita, l'ingranaggio motore dovrebbe essere più grande
dell'ingranaggio condotto e viceversa.
Trasferimento di movimento
Esercizio 3 (3.5 punti)
Esperimento 4
punto primitivo
[1] Tappa 2, pagina 18: Quando la manovella in coda al modellino gira, il rotore centrale ruota e se provate a far
ruotare il rotore centrale a mano, il movimento viene trasferito alla manovella che gira nuovamente.
[2] Tappa 3, pagina 18: distanza dalla manovella al rotore principale ₌ 30 cm lunghezza dell’asse Engino più
lungo ₌ 9 cm
[3] Tappa 4, pagina 18: Possiamo creare un asse più lungo collegando 4 assi medi , 1 piccolo, 1 largo e 2
trasmettitori a verme.
Osservazioni e attività supplementari
r
circula ss
e
thickn
velocità di uscita, incastrano,
motore, tra, condotto,
direzione di rotazione,
la
invertita, mantenere, più
grande, ruota folle
spessore circolare
radice, circonferenza primitiva,
primitivo, punto primitivo, dente,
spessore circolare, circonferenza
primitiva
circonferenza
primitva
circonferenza
primitiva
dente
1) Il rotore principale gira più velocemente quando compie 3 giri per ogni giro della coda della manovella.
primitivo
radice
2) Per 5 giri della coda della manovella, il rotore principale completa 15 giri.
Esercizio 4 (2 punti)
3) I risultati di questo esperimento non sono gli stessi di quelli dell'attività 2 del precedente esperimento perché
abbiamo un sistema in cui l'ingranaggio motore è più grande di quello di trasmissione e quindi la velocità è
aumentata ( più giri ).
Potete sostituire la ruota folle con una catena per mantenere la stessa direzione di
rotazione su entrambi gli ingranaggi, motore e condotto. Il disegno deve essere lo
stesso di quello a destra.
4)
Esercizio 5 (2.5 punti)
Numero denti ingranaggio condotto
6
R.V. =
=
Numero denti ingranaggio motore
1
=
18
Sia gli ingranaggi che le carrucole trasferiscono il movimento e la potenza da una posizione ad un'altra. Però le
carrucole devono sempre essere collegate alle cinture, mentre gli ingranaggi si possono collegare direttamente.
In un sistema a due ingranaggi, la direzione della rotazione è invertita e quindi dovrebbe essere aggiunta una
catena o una ruota folle per mantenere la stessa direzione. Al contrario, quando le carrucole sono collegate con
una cintura, esse ruotano nella stessa direzione, a meno che la cintura non sia disposta a forma di X. Gli
ingranaggi sono più precisi e riescono a trasferire il movimento senza errori.
3
OPPURE
Diametro ingranaggio condotto
R.V. =
1.6
=
Diametro ingranaggio motore
4.2
Esercizio 6 (2 punti)
Il trapano funziona per mezzo di un meccanismo a rocchetto e cremagliera che converte il movimento rotatorio
in lineare. Girando la manovella di un trapano elettrico, l'ingranaggio a rocchetto gira e muove la punta del
trapano su e giù così che noi possiamo fare il buco.
Il Grande Quiz
Esercizio 7 (3 punti)
Esercizio 1 (3 punti)
(a) Una ruota folle è posizionata tra due ingranaggi allo scopo di mantenere la stessa direzione di rotazione e
spostare di una certa distanza l'asse di rotazione.
ruota folle
diametro
C
A
B
ruota folle, ingranaggio motore,
diametro, ingranaggio condotto
Ingranaggio
a verme
Rocchetto e
cremagliera
Ruota folle
Lavora solo in
una direzione
mentre riduce
di molto la
velocità
Converte il moto
rotatorio in lineare
Mantiene la
stessa
direzione tra
l'ingranaggio
motore e
quello
condotto
Esercizio 8 (2 punti)
Trasmissione
a catena
Ingranaggio
a cono
Cambia la
direzione di
rotazione di
90 gradi
Collega due
ingranaggi che
non sono vicini
mantenendo la
stessa direzione
di rotazione
L'ingranaggio motore dovrebbe avere 10 volte più denti di un ingranaggio condotto.
Ingranaggio motore
29
pag
Ingranaggio
motore
Ingranaggio
condotto
Scatola di
cambio
Un ingranaggio
che comprende
uno o più
ingranaggi
composti che
cambiano
significativamente
la velocità di
rotazione
(aumento o
decremento)
pag
Ingranaggio condotto
30
ingranaggi
mechanical science
TM
Libretto di
attività manuali
Esercizio 9 (4 punti)
a) V.R.total=
number of teeth of gear B
number of teeth of gear A
x
number of teeth of gear D
number of teeth of gear C
=
20
80
x
20
40
=
1
4
x
1
2
=> V.R.total=
1
8
Diametro ingranaggio A
Diametro ingranaggio D
R.V.2=
Diametro ingranaggio C
=>
=>
1
4
1
2
=
=
200
Diametro A
200
Diametro C
=> Diametro A = 800mm
=> Diametro C = 400mm
Uentrata
Uentrata
c) Uuscita=
=> 4000 =
=> Uentrata = 500rpm
R.V.totale
1/8
Esercizio 10 (3 punti)
a) L'ingranaggio B si muove in senso orario. b) L'ingranaggio C si muove in senso antiorario. c) L'ingranaggio C
gira più velocemente dell'ingranaggio A mentre la ruota folle viene usata solo per mantenere la stessa direzione
tra gli ingranaggi A e C e, di conseguenza, la velocità d'uscita aumenta perché l'ingranaggio motore è più grande
dell'ingranaggio condotto.
A
C
B
Premiazione
E' arrivato il momento di ricevere i vostri punti per tutto
l'impegno che avete messo nel risolvere gli esercizi
dei “quiz” di questo libretto!
Verificate se le vostre risposte sono corrette, e
segnate il vostro punteggio in questa tabella. Ottenete
tutti i punti se le vostre risposte sono completate
correttamente e sono simili alle soluzioni. Ricevete
alcuni dei punti se pensate di aver dato correttamente
solo parte della risposta. Se avete dubbi, potete
sempre chiedere ad un adulto di verificare le vostre
risposte e segnare il punteggio per voi!
Poi sommate i vostri punti e scrivete il risultato in
fondo alla tabella. Sarà il vostro punteggio totale! La
vostra posizione nella classifica di Mechanical
Scientist, nel dipartimento Ingranaggi, è la seguente:
Vostro livello
Principiante
Amatore
Esperto
En-genio
31 pag
Vostro punteggio
1-10
11-20
21-32
33-40
Esercizio
Punti in palio Punti ottenuti
Quiz 1
2
Quiz 2
2
Quiz 3
2
Sfida a costruire
(p.17)
2
Quiz 4
2
Sfida a costruire
(p.22)
2
Quiz: es. 1
3
Quiz: es. 2
3
Quiz: es. 3
3.5
Quiz: es. 4
2
Quiz: es. 5
2.5
Quiz: es. 6
2
Quiz: es. 7
3
Quiz: es. 8
2
Quiz: es. 9
4
Quiz: es. 10
3
TOTALE
40
Il siste
Diametro ingranaggio B
R.V.1=
ma
b) Diameter of B = Diameter of D = 200mm
L'ingegneria è l'arte del riordinare i materiali e le forze
della natura.
Il marchio ENGINO usa le stesse iniziali, in omaggio
all'innata e fondamentale caratteristica umana che ci
permette di realizzare stupefacenti opere tecnologiche. I
nostri bambini hanno in dono questa capacità e
giocando in modo creativo possono imparare a sfruttarla
al meglio.
ENGINO TOY SYSTEM è probabilmente il più avanzato
e versatile gioco di costruzioni tridimensionali sul
mercato oggi. Offre sia ai bambini che agli adulti
occasioni uniche per creare. Il gioco consiste in un
sistema di asticelle multifaccia e giunzioni con speciali
caratteristiche geometriche che permettono di collegare
ben 6 lati contemporaneamente!
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