Роботизированая гидравлическая рука. Вступление.

Личные дневники

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

6

В школе у ребенка каждый год сопровождается представлением собственного научного проекта. Сначала это были просто выступления и презентации, чтобы получить навыки рассказа о каком-либо явлении, попробовать себя на публике, тренировать последовательное лаконичное изложение. С каждым годом темы становились сложнее, стали появляться моменты исследований. Предмет можно выбрать любой. Я листал учебник технологии за пятый класс и наткнулся на примеры годовых отчетных работ в конце учебника. 

В учебнике технологи приведены примеры в виде изготовления карандашницы для мальчиков и подушки-сидушки на стул для девочек. Ну что ж, направление задано. Ищем тему, чтобы и папе и сыну было интересно. Папе надо перестать печатать всякую легкую фигню в виде гномиков и других готовых моделей, научиться получше владеть инструментами моделирования, чтобы поднять свой уровень выше мыльницы. Сыну стоит приобщаться к технологиям. Конструкторы он любит, руки тоже вроде из правильного места выросли.

Данный ресурс (личный блог) выбран в качестве хронологического хранилища этапов разработки, а также для сбора в нем ссылок и прочих материалов относящихся к проекту.

В качестве программы максимум выбрано построение механической руки-манипулятора. Пример для подражания был взят с этой игрушки.

Гидравлическая робот-рука Bondibon

В качестве аварийного аэродрома на случай эпик-фейла заготовлено экстренное изготовление эко-варианта.

Робо-рука из гофрокартона

Также было найдено видео промежуточного варианта из подручных материалов в виде фанеры.

Гидравлическая рука из шприцовОдин из вдохновляющих примеров на Thingsiverse.

Печатная гидравлическая рука

Для начала мне предстоит восстановить работоспособность принтера после долгого простоя и добиться качества печати.

Вторым этапом будет повторное освоение Blender. Изучал я его пару лет назад еще в не очень дружелюбном интерфейсе. Смог смоделировать мыльницу и несколько несложных криволинейных фигурок инженерной направленности (частично собраны в моем портфолио на этом сайте чтобы не потерять). Сейчас я установил на новый компьютер свежую версию и немного не узнал старого приятеля. Вообще не помню ничего.

После закупки шприцов наступает этап проектирования первого наипростейшего узла под размер гидравлики и пробные печати для подбора прочностных характеристик.

В проекте 5 степеней свободы: поворотная площадка, подъем, вылет, наклон захвата, захват. Хотелось бы еще реализовать вращение захвата, но пока что не чувствую в себе сил, нужно уложиться в срок. Всегда можно будет пересадить захват на поворотный шарнир.

Пульт управления будет делаться в самом конце, поэтому количество рычагов будет определяться или модульностью конструкции или финальной монолитной печатью. На крайний случай можно обойтись и без пульта.

Еще больше интересных статей

cadshef

Загрузка

16. 10.2022

944

12

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

Китайский производитель большой линейки FDM принтеров CreatBot (https://www.creatbot.com/) упорно не…

Читать дальше

5

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

Ещё немного о применении хобби в домашнем хозяйстве…

Дело прошлое, купили младшей…

Читать дальше

ski

Загрузка

17.04.2018

23540

90

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

Приветствую!

Недавно было несколько тем по сращиванию прутков,

и для начи. ..

Читать дальше

Гидравлическая рука UNIMO (UNIWOOD) — Деревянный конструктор

ПРИВОДЯТСЯ В ДВИЖЕНИЕ

РАЗВИВАЕТ МОТОРИКУ РУК

ДЕТАЛИ ВЫРЕЗАНЫ И ГОТОВЫ К СБОРКЕ

ИЗГОТОВЛЕНО ИЗ НАТУРАЛЬНОГО ДЕРЕВА

СБОРКА НЕ ТРЕБУЕТ КЛЕЯ

ПОДХОДИТ ДЕТЯМ

Гидравлическая рука UNIMO от UNIWOOD

С помощью этого деревянного конструктора можно собрать некое подобие экскаватора с подвижной и полностью функциональной клешнёй, которой можно будет двигать 5-ю рычагами. Гидравлическая рука UNIMO способна производить захваты, осуществлять движения из стороны в сторону, поднимать и опускать предметы.

Инженеры из UNIWOOD сильно расширили стандартное представление о деревянных конструкторах, они совместили не совместимое. Известный факт — фанера не любит воду, однако не стоит боятся, у UNIWOOD все предусмотрено! Не просто так модель называется Гидравлическая рука Unimo. Для того что бы «рука» ожила и функционировала, необходимо заправить ее водой. Как именно — подробно описано в инструкции. В набор входят прозрачные пластиковые трубки, их нужно будет протянуть внутри конструктора и соединить с мерными шприцами — которые будут создавать нужно давление воды в трубках, что позволит оживить конструктор. Каждый мерный шприц пронумерован и на него нанесена метка, которая подскажет, сколько воды нужно заправить.

При сборке конструктора Гидравлическая рука Unimo, вы ознакомитесь не только с механикой, но и с тем как в принципе функционирует гидравлическая система.

Для красоты, жидкость внутри трубок можно окрасить в яркие цвета, это позволяет проще ориентироваться между подвижными элементами конструктора.

Всего в наборе 384 детали. Все элементы уже вырезаны лазером. Каждый элемент пронумерован в соответствии с инструкцией. Детали для удобства сохраняются в фанерных пластинах, чтобы воспользоваться деталью достаточно слегка надавить на нее.

Все движения Гидравлической руки от UNIWOOD будут плавными и логичными. Вы сами не заметите, как легко и интересно управлять ею. Словно вы в кабине экскаватора, а все управление напоминает настоящую роботизированную систему в нем.

Что бы собрать данный конструктор Вам не нужен клей. Детали фиксируются специальным защелками и плотно соединяются друг другом. Трубки и мерные шприцы с водой прочно фиксируются специальными креплениями.
На сборку модели «Гидравлическая рука Unimo» Вам потребуется более 3 часов, для ускорения и упрощения процесса позовите друзей и собираете конструктор вместе. С двумя деревянными конструкторами «Гидравлическая рука Unimo», вы сможете организовать настоящий батал, например, в игру «крестики-нолики».

Дополнительно

Деревянные конструкторы Uniwood не раскрашиваются производителем, детали шлифуются, чтобы избежать возможных заусенец. Модель хорошо поддается разукрашиванию, это позволит проявить дополнительную творческую направленность и разукрасить деревянную модель по своему усмотрению. Просто подарите ребёнку деревянный конструктор вместе с упаковкой красок и кисточками и продлите удовольствие.

Все конструкторы Uniwood сделаны из безопасных материалов, они помогают детям развивать фантазию не только во время игры, но и в процессе сборки. Ребенок сможет почувствовать себя настоящим инженером-проектировщиком. Легкая и понятная ребенку инструкция поможет ему собрать модель самостоятельно и, несомненно, обрести навыки моделирования!

Характеристики

Информация о технических характеристиках, комплекте поставки, стране изготовления и внешнем виде товара носит справочный характер и основывается на последних доступных к моменту публикации сведениях

Сообщить о неточности в описании

Гидравлическая рука: физико-технические науки

Когда вы нажимаете на поршень шприца, вода нагнетается во второй шприц, выдвигая его поршень и поднимая механический рычаг. Процесс иллюстрирует аспекты давления жидкости, силы, механической работы и биомеханики.

Тема: 

Инженерия и технологии

Реальные проблемы и решения

Физика

Механика

Ключевые слова: 

давление

Force

Fluid

Работа

NGSS и EP & CS:

PS

PS2

PS3

ETS

ETS1

CCCS

Причина и эффект

Sclect Материя

Структура и функция

Инструменты и материалы

• Два куска дерева примерно 5 х 8 х 3/4 дюйма (12,5 см х 20 см х 2 см) — один для верхней части сборки и один для основания; обычные стеллажи из сосны 1 x 6 хорошо работают
• Деревянный столб, около 15 х 1 х 3/4 дюйма (38 см х 2,5 см х 2 см)
• Деревянная рука, около 16 х 1 х 3/4 дюйма (40 см х 2,5 см х 2 см)
• Электрическая дрель и сверла, 3/16 дюйма (0,5 см), 1/8 дюйма (0,3 см), 1/16 дюйма (0,15 см)
• Два шурупа для дерева с крестообразным шлицем, 8 x 1-1/2 дюйма
• Отвертка крестовая
• Два крепежных винта, 10-24 x 2 дюйма, с полукруглой головкой Phillips
• Пять шайб для крепежных винтов, например, плоские шайбы SAE 10.
• Две барашковые гайки, 10-24
• Крючок для чашки, 7/8 или 1 дюйм (2 или 2,5 см)
• Два 3/8-дюймовых (1 см) винта для листового металла с полукруглой головкой Phillips или аналогичные
• Два пластиковых шприца по 10 мл.
• Одна 8-дюймовая (20 см) кабельная стяжка с монтажной головкой (часто продается в хозяйственных и хозяйственных магазинах)
• Плоскогубцы
• Четыре шестигранные гайки, 10-24
• Гвоздь яркой коробки, 1-1/2 дюйма (4 см)
• Пластиковый шприц 1 мл
• Два фута (60 см) прозрачной пластиковой трубки, подходящей для наконечников шприцев.
• Ножницы
• Вода
• Разнообразные мелкие предметы, которые можно повесить или привязать к крючку на руке, такие как игрушки, набор ключей и т. п.

Сборка

На приведенной ниже диаграмме показан покомпонентный чертеж узла гидравлической стрелы. При необходимости обращайтесь к этому чертежу при выполнении следующих шагов.

1. Просверлите отверстия в четырех кусках дерева — стойке, рычаге и обоих основаниях — как показано на схеме ниже (щелкните, чтобы увеличить). Сделав две базы, вы сможете перевернуть гидравлическую руку и использовать ее в двух разных положениях.
2. Соберите два основания и стойку, используя два шурупа. Зенкуйте, чтобы убедиться, что головки винтов не выступают из верхнего и нижнего оснований.
3. Прикрепите рычаг к стойке с помощью крепежного винта, трех шайб и барашковой гайки.
4. Вкрутите крючок для чашки в конец рычага.
5. Просверлите небольшое отверстие (меньше, чем винты из листового металла) в корпусе каждого из двух 10-мл шприцев, чуть ниже верхнего фланца. Вкрутите винт из листового металла в каждое из этих отверстий и поверните поршни шприца так, чтобы винты могли войти как можно дальше, не задев поршни (см. фото ниже). Теперь винты должны действовать как упоры, чтобы поршни полностью не вытягивались из шприцев.
6. Выберите один из шприцев на 10 мл и просверлите отверстие диаметром 1/8 дюйма (0,3 см) в стержне поршня, приблизительно на расстоянии 0,5 см от конца поршня, как показано ниже. Этот «фиксированный шприц» будет присоединен к аппарату; гвоздь позже будет помещен через это отверстие.
7. Поместите кабельную стяжку рядом с нижней частью фиксированного шприца, как показано на фотографии ниже. Затяните кабельную стяжку как можно туже, чтобы шприц не соскальзывал. При необходимости используйте плоскогубцы, чтобы сильнее натянуть кабельную стяжку после того, как вы сначала затянули ее вручную. Используйте ножницы, чтобы отрезать все, кроме примерно 1/4 дюйма (0,6 см) лишнего галстука.
8. Прикрепите фиксированный шприц к стойке через петлю кабельной стяжки с помощью крепежного винта, двух шайб, четырех шестигранных гаек и барашковой гайки (см. фото ниже). Отрегулируйте шестигранные гайки так, чтобы между последней шестигранной гайкой и головкой крепежного винта было достаточно места, чтобы монтажная головка кабельной стяжки позволяла шприцу свободно вращаться, но не скользила слишком сильно вбок. После выполнения этой регулировки убедитесь, что четыре шестигранные гайки плотно прилегают друг к другу, а затем затяните барашковую гайку.
9. Вставьте гвоздь в отверстие в поршне шприца и вдавите его в отверстие в деревянном сборочном рычаге, пока головка гвоздя не окажется почти напротив поршня, но не настолько, чтобы острие гвоздя значительно выступало с другой стороны. руки (см фото ниже). При необходимости используйте плоскогубцы, чтобы вставить гвоздь в отверстие.
10. Плотно прикрепите трубку к кончику второго шприца объемом 10 мл. Это будет «бесплатный шприц». Вытягивайте поршень до тех пор, пока он полностью не выдвинется. Полностью заполните шприц и трубку водой. (Если есть пузырьки воздуха, попробуйте постучать по шприцу или трубке пальцем, чтобы они поднялись, а затем при необходимости долейте еще воды. Если у вас возникли трудности, попробуйте отсоединить шланг и наполнить его отдельно, а затем снова присоединить. на полный шприц.)
11. Полностью вставьте поршень в фиксированный шприц (тот, который прикреплен к стойке и рычагу), чтобы в шприце не было воздуха. Плотно прикрепите открытый конец заполненной водой трубки к наконечнику этого шприца. Убедитесь, что в системе нет больших пузырьков воздуха.

Действия и уведомления

Нажмите на поршень свободного шприца. Что случается? Потяните поршень. Что происходит?

Используйте руку, чтобы поднять небольшой предмет. (Если рычаг опрокидывается, положите на основание книгу или другой тяжелый груз, чтобы зафиксировать его, или найдите более легкий предмет для подъема.) Насколько сила вашего нажатия на поршень свободного шприца сравнивается с силой, с которой толкается поршень фиксированного шприца? давит на руку? Как соотносятся расстояния, на которые перемещаются два плунжера?

Внимательно отметьте, с какой силой вам приходится нажимать на поршень, чтобы поднять конкретный предмет, и обратите внимание, как далеко рука может переместить предмет.

Удалите объект, затем наберите воду в фиксированный шприц так, чтобы рычаг поднялся как можно выше. Поддержите поднятую руку, чтобы она не упала. (Вы можете попросить друга держать руку, или вы можете поддержать ее стопкой книг.) Затем поднимите свободный шприц так, чтобы конец присоединенной к нему трубки оказался значительно выше фиксированного шприца. Удерживая конец трубки приподнятым (чтобы предотвратить вытекание воды при извлечении шприца), извлеките шприц на 10 мл и замените его шприцем на 1 мл.

Снимите опору с поднятого рычага. Потяните поршень на 1 мл шприца, пока шприц не будет полным. Замените объект на крючок, а затем нажмите на поршень шприца объемом 1 мл, чтобы поднять объект. Обратите внимание на разницу в том, насколько сильно вам придется нажимать на поршень, чтобы поднять объект на этот раз. Обратите также внимание на то, как высоко поднят объект.

Поместите 10-мл шприц обратно на конец трубки, используя ту же технику, которую вы использовали, чтобы заменить его на 1-мл шприц. Переверните все устройство вверх дном и с помощью шприца поднимите и опустите руку. По сравнению с положением правой стороной вверх, чем отличается процесс подъема руки?

Что происходит?

При нажатии на поршень подвижного шприца рычаг поднимается; когда вы нажимаете на поршень, рычаг опускается.

Нажатие на поршень оказывает давление на воду в подвижном шприце. Поскольку вода замкнута и несжимаема, вступает в действие принцип Паскаля, говорящий нам, что давление без уменьшения передается всем частям воды и стенкам ее сосуда. Поскольку поршень фиксированного шприца на другом конце трубки образует часть «контейнера» для воды и является единственной частью контейнера, которая может расширяться, давление заставляет поршень в фиксированном шприце двигаться.

Принцип Паскаля и немного математики можно использовать, чтобы показать, что — если шприцы идентичны — усилие, которое вы прикладываете к одному поршню, полностью передается другому поршню (см. Математический корень ниже). Кроме того, как вы можете заметить, каждый плунжер перемещается на одинаковое расстояние.

Со шприцем на 1 мл вам нужно нажимать с меньшей силой, чем со шприцем на 10 мл, но рычаг поднимается не так далеко. В соответствии с принципом Паскаля давление на поршень шприца объемом 10 мл такое же, как давление на поршень шприца объемом 1 мл. Однако, поскольку площадь поршня на 10 мл намного больше, чем площадь поршня на 1 мл, сила, действующая на поршень на 10 мл, намного больше, чем сила, с которой вы нажимаете (помните, 9).0166 F = pA ). Хорошая новость заключается в том, что вы получили преимущество в силе, но плохая новость заключается в том, что вы платите за это штрафом за расстояние. Механическая работа есть произведение силы на расстояние (W = Fd) , которое проходит сила, и это произведение остается постоянным.

В положении правой стороной вверх поршень давит на рычаг, чтобы поднять его. Но когда вы переворачиваете всю сборку вверх дном, шприц тянет за руку, чтобы поднять ее, точно так же, как ваши мышцы делают с вашими руками. Мышца, которая позволяет вашему предплечью поднимать предметы, называется 9.0166 biceps , крепится возле плеча и чуть ниже локтя. Когда бицепс сокращается, это оказывает такое же воздействие на вашу руку, как шприц на гидравлическую руку, когда сборка перевернута. В обоих случаях прилагается большая сила, так что можно поднять небольшой вес, но вес можно поднять на большое расстояние по сравнению с расстоянием, на которое перемещается сила (расстоянием, на которое перемещается поршень шприца, или расстоянием, на которое сокращаются ваши мышцы).

Дальше

Гидравлические системы используются в бесчисленных приложениях: тормоза и рулевое управление автомобилей; гидравлические подъемники и домкраты для обслуживания автомобилей; закрылки самолета, органы управления стабилизатором и шасси; механические руки на мусоровозы; отвалы на бульдозеры; и так далее.

Математический корень

Давление определяется как сила на единицу площади ( p = F/A ). Если вы разделите силу, с которой вы толкаете, на площадь поршня, соприкасающуюся с водой, вы можете найти давление, оказываемое на воду. Вы можете математически переставить p = F/A , чтобы стать F = pA . Это говорит вам о том, что если вы умножаете давление (выраженное в фунтах на квадратный дюйм) на площадь (выраженную в квадратных дюймах), квадратные дюймы сокращаются, и вы получаете силу, выраженную в фунтах.

Так как давление на оба плунжера одинаково, а площади обоих плунжеров одинаковы, то усилие на обоих плунжерах одинаково. (В системе СИ сила выражается в ньютонах.)

Ресурсы

Луи Блумфилд. Как все устроено: физика повседневной жизни (Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1997). На страницах 236–237 есть отличное обсуждение гидравлических лифтов.

Джон Кэмерон, Джеймс Скофроник и Родерик Грант. Физика тела, 2-е изд. (Мэдисон, Висконсин: Издательство медицинской физики, 1999). На страницах 41–50 хорошо обсуждается биомеханика руки.

Сопутствующие закуски

Вес усталости

Используйте давление воздуха для расчета веса автомобиля.

Чувство давления

Почувствуйте изменения атмосферного давления, залезая в мешок для мусора.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Атрибуция: Педагогический институт Exploratorium

Испытание гидравлической руки — задание

(1 оценка)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 7
(6-8)

Необходимое время: 3 часа

(4,5 40-минутных урока; подробности см. в разделе «Процедуры») )

Размер группы: 2

Зависимость от действий: Нет

Тематические области:
Наука и технологии

Доля:

TE Информационный бюллетень

Резюме

Учащиеся проектируют и строят механическую руку, которая поднимает и перемещает пустую банку из-под газировки на 12 унций, используя гидравлику для подачи энергии. Небольшие проектные группы (по 1-2 студента в каждой) проектируют и строят одну ось для использования в готовой механической руке. Одна команда проектирует и строит хватательную руку, другая — поднимающую руку, а третья — вращающуюся основу. Три группы должны работать, чтобы эффективно общаться посредством письменного и устного общения и зарисовок.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Так же, как и инженеры, учащиеся в этом упражнении работают в командах и следуют этапам процесса инженерного проектирования. Инженеры разрабатывают гидравлические руки по разным причинам. Гидравлические руки могут использоваться в ситуациях, которые слишком сложны или опасны для людей, чтобы иметь дело с ними напрямую или в автоматизированных системах. Примеры включают руки, которые поднимают тяжелые веса, и руки, которые держат груз и разгружают его в определенном положении.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь:

• Описание этапов процесса инженерного проектирования.
• Распознавать этапы процесса инженерного проектирования при проектировании и строительстве.
• Представление решений процесса проектирования несколькими способами.
• Опишите и объясните особенности и назначение дизайна.
• Объяснить основные понятия гидравлики и пневматики.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12,
технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются Achievement Standards Network (ASN) ,
проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. , по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
МС-ETS1-2. Оцените конкурирующие проектные решения, используя систематический процесс, чтобы определить, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы. (6-8 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечной резки
Оценка конкурирующих проектных решений на основе совместно разработанных и согласованных проектных критериев. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Существуют систематические процессы для оценки решений относительно того, насколько хорошо они соответствуют критериям и ограничениям проблемы. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемая производительность NGSS
МС-ETS1-4. Разработайте модель для генерации данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна. (6-8 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечной резки
Разработайте модель для генерации данных для проверки идей о разработанных системах, включая те, которые представляют входы и выходы. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Модели всех видов важны для тестирования решений. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Итеративный процесс тестирования наиболее перспективных решений и модификации того, что предлагается на основе результатов тестирования, приводит к большей доработке и, в конечном итоге, к оптимальному решению. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология

• Студенты будут развивать понимание атрибутов дизайна.
  (Оценки
  К —
  12)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

• Студенты будут развивать понимание инженерного проектирования.
  (Оценки
  К —
  12)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

• Студенты будут развивать способности применять процесс проектирования.
  (Оценки
  К —
  12)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

• Уточните проектные решения, чтобы учесть критерии и ограничения.
  (Оценки
  6 —
  8)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом?

  Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписывайся

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Список материалов

Каждой группе нужно:

• пластиковые шприцы, например McMaster-Carr, по цене ~1,27 доллара США за шприц; см. примечание ниже

пластиковые трубки

• , например, из хозяйственных магазинов и зоомагазинов по цене ~ 20 долларов США; см. примечание ниже
• различные древесные отходы
• болты, винты, гайки, шайбы
• другие УТВЕРЖДЕННЫЕ материалы
• 1 пустая банка из-под газировки

Примечание о шприцах и трубках : В этом упражнении все шприцы должны быть абсолютно одинаковыми, и важно, чтобы пластиковая трубка плотно прилегала к кончику шприца. Хорошим вариантом является пластиковый ручной шприц объемом 50 или 60 мл с заостренным кончиком, например, доступный в McMaster-Carr — «пластиковый ручной шприц объемом 60 мл с заостренным наконечником» по цене 1,27 доллара за шприц. Может быть полезно сначала купить шприцы, а затем принести их в хозяйственный или зоомагазин, чтобы найти пластиковую трубку подходящего размера.

Чтобы поделиться со всем классом:

• лента
• Деревянный или картонный брусок размером 20 x 20 см в качестве стены
• дрель (для использования учителем или под соответствующим контролем)
• пила (для учителей)
• пустая банка из-под газировки

Рабочие листы и вложения

Контрольный список проектирования (pdf) [Поделитесь этим описанием процесса, которому должны следовать учащиеся]

Рубрика о гидравлической стреле (pdf)

Исследование пневматики и гидравлических систем Раздаточный материал для студентов (pdf)

Журнал проектирования гидравлических стрел (pdf)

Осмысленная оценка (pdf)

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/wpi_hydraulic_arm_challenge] для печати или загрузки.

Больше учебных программ, подобных этому

Урок средней школы

Основы Fluid Power

Учащиеся узнают об основных понятиях, важных для гидроэнергетики, которая включает в себя как пневматические (газовые), так и гидравлические (жидкостные) системы.

Основы гидроэнергетики

Введение/Мотивация

Вы когда-нибудь видели, как на автомастерской поднимают в воздух машину? Вы когда-нибудь задумывались, как лифт может поднять в воздух кучу людей? Что ж, после нашего сегодняшнего проекта вы лучше поймете, как они работают, потому что мы рассмотрим гидравлические системы.

В гидравлических системах для передачи усилия используется жидкость, обычно масло. Эта система работает по тем же принципам, что и другие механические системы, и обменивает силу на расстояние. Гидравлические системы используются на строительных площадках и в лифтах. Они помогают пользователям выполнять задачи, на которые у них не хватило бы сил без помощи гидравлического оборудования. Они способны выполнять задачи, связанные с большим весом, с, казалось бы, небольшими усилиями.

Процедура

Рекомендуемое время

Эта деятельность состоит из двух частей:

• Часть 1. Изучение пневматических и гидравлических систем Раздаточный материал: 1 ½–2 занятия по 40 минут каждое.
• Часть 2. Создание гидравлической руки: три 40-минутных занятия (это задание можно выполнить за меньшее количество учебных часов, но предоставление учащимся такого количества времени позволяет им проверить многочисленные проектные идеи и лучше понять процесс инженерного проектирования и лежащие в его основе концепции .)

Фон

Гидравлические системы используются во многих типах машин: рулевые поверхности самолетов, лифты, автомобильные подъемники и экскаваторы-погрузчики. Идея гидравлической системы заключается в том, что сила прикладывается к одной точке и передается во вторую точку с помощью несжимаемой жидкости. Вы можете найти подробную справочную информацию о том, как работают гидравлические машины, на http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/hydraulic1.htm.

Перед занятием

• Сделайте копии журналов и раздаточных материалов.
• Соберите материалы.

Со студентами

Разделите класс на группы по два ученика в каждой. Иметь в каждой команде дизайнеров:

1. Изучите процесс инженерного проектирования и ответьте на вопросы из раздаточного материала для учащихся «Изучение систем пневматики и гидравлики».
2. Исследуйте возможные решения проблемы. Советы: Найдите изображения других механических рук (или частей рук), которые выполняют функции, аналогичные тем, которые они должны выполнять. Подумайте о связи между компонентом их команды и компонентами, к которым он подключен. Соединения — самая сложная часть!
3. Разработайте портфолио (коллекцию) эскизов, которые пытаются решить проблему. Поделитесь со всей командой дизайнеров. Определив перспективный дизайн, проведите мозговой штурм со следующей командой дизайнеров, чтобы соединить их вместе. Критикуйте (будьте вежливы, конструктивны) проекты и составьте краткий список плюсов (+) и минусов (-) для каждой идеи. Определите лучшие идеи и проголосуйте за них.
4. Сделайте окончательные инженерные эскизы необходимых деталей.
5. Построить прототипы, отмечая изменения, модификации, неудачи и успехи. Совершенно нормально делать пометки на ваших инженерных эскизах. Показать свою работу!
6. Протестировать прототип. ПОПЫТАЙТЕСЬ СДЕЛАТЬ НЕУДАЧУ. Что нужно сделать, чтобы он вышел из строя? Можете ли вы изменить дизайн, чтобы этого не произошло? Сделайте свой дизайн как можно лучше. (Студентам нравится, когда их проекты терпят неудачу. Они понимают это как инструкцию и рассматривают это как хороший настрой для тестирования прототипов.)
7. Запишите информацию о том, сколько времени потребовалось для отказа вашего устройства.
8. Редизайн и реконструкция.
9. Повторное тестирование.
10. Когда все будет готово, нанесите на график найденные данные, чтобы увидеть, насколько улучшилось ваше устройство после внесения в него изменений.
11. Представьте портфолио размеченных рисунков, готовую руку и продемонстрируйте руку классу.

Словарь/Определения

гидравлика: задействующая или перемещаемая жидкостью под давлением.

пневматика: Включая механические свойства воздуха и других газов. Коэффициент безопасности (N): число, используемое для описания того, насколько большую силу ваше устройство должно выдерживать сверх максимально ожидаемой силы на основе ряда параметров, таких как материал и размеры (N = 1 означает, что может выдержать только 100% ожидаемой силы, поэтому он выйдет из строя при 101% ожидаемой нагрузки).

прототип: рабочая модель нового продукта или новая версия продукта.

Оценка

Activity Embedded Assessment : Управление контрольными вопросами и дизайном Arm.

Оценка после занятий : Оцените студенческий проект, используя прилагаемую Рубрику по гидравлической руке, с критериями исследования, воображения-планирования-улучшения, творчества, письменного или устного обмена, а также того, как механизм справляется с задачей.

Осмысление: Предложите учащимся поразмышлять над научными явлениями, которые они исследовали, и/или научными и инженерными навыками, которые они использовали, выполняя Тест на осмысление.

Исследовательские вопросы

См. раздаточный материал «Изучение процесса инженерного проектирования»

Вопросы безопасности

Выпилите и просверлите дерево, если у учащихся нет опыта.

Дополнительная мультимедийная поддержка

Посмотрите 2:27-минутное видео, в котором три девочки-подростка управляют гидравлическими руками, которые они разработали, чтобы поднимать и перемещать зефир; см. конкурс гидравлических роботов-манипуляторов thinkdesign! на YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=sicZuYnMMuA