Mechanische Elemente: Zahnrad

Mechanische Elemente: Zahnrad

• Zahnräder sind mit Zähnen versehen, die in andere Zahnräder greifen und Kraft und Bewegung übertragen.
• Antriebszahnräder werden durch eine äußere Kraft wie eine Hand oder einen Motor angetrieben.
• Angetriebene Zahnräder werden direkt von anderen Zahnrädern bewegt.
• Das Antriebszahnrad leitet Kraft ein, während das angetriebene Zahnrad Kraft abgibt.
• Zahnradsysteme (oder Getriebe) können Geschwindigkeit, Richtung und Kraft einer Bewegung verändern.
• Die gleichzeitige Erhöhung von Kraft und Geschwindigkeit ist nicht möglich.
• Um das Geschwindigkeitsverhältnis zweier ineinandergreifender Zahnräder zu berechnen, teile man die Zähnezahl des angetriebenen Zahnrads durch die des Antriebszahnrads.
• Das Ergebnis dieser Berechnung ist das Übersetzungsverhältnis.
• Beispiel: Ein Übersetzungsverhältnis von 1:2 ergibt sich, wenn ein angetriebenes Zahnrad mit 24 Zähnen in ein Antriebszahnrad mit 48 Zähnen eingreift.
• In diesem Fall dreht sich das angetriebene Zahnrad doppelt so schnell wie das Antriebszahnrad.
• Zahnräder werden in Maschinen eingesetzt, um Drehbewegungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Kraft zu modifizieren.
• Beispiele für solche Maschinen sind Elektrowerkzeuge, Autos und Rührgeräte.
• Zahnräder können viereckig, dreieckig oder elliptisch sein.
• Baue G1 in Buch III, Seite 2, drehe an der Kurbel und vergleiche die Geschwindigkeiten von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad.
• Kennzeichne die Positionen von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad, indem du sie einkreist.
• Baue G2 in Buch III, Seite 3, drehe an der Kurbel und vergleiche die Geschwindigkeiten von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad.
• Kennzeichne die Positionen von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad, indem du sie einkreist.
• Baue G3 in Buch III, Seite 4, drehe an der Kurbel und vergleiche die Geschwindigkeiten von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad.
• Kennzeichne die Positionen von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad, indem du sie einkreist.
• Baue G4 in Buch III, Seite 5 bis 6, drehe an der Kurbel und vergleiche Geschwindigkeit und Drehrichtung von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad.
• Kennzeichne die Positionen von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad, indem du sie einkreist.
• Baue G5 in Buch III, Seite 7 bis 8, drehe an der Kurbel und vergleiche die Geschwindigkeiten von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad.
• Kennzeichne die Positionen von Antriebszahnrad und angetriebenem Zahnrad, indem du sie einkreist.
• Baue G6 in Buch III, Seite 9 bis 10, drehe an der Kurbel, und beschreibe die Bewegung des angetriebenen Zahnrads.
• Baue G7 in Buch III, Seite 11 bis 14, drehe an der Kurbel, und beschreibe, was passiert.
• Baue G8 in Buch III, Seite 15 bis 18, drehe an der Kurbel, und beschreibe, was passiert.
• Was passiert, wenn du einen der Zeiger am Getriebeausgang festhältst?
• Was passiert, wenn du beide Zeiger festhältst?
• Baue G9 in Buch III, Seite 19 bis 22, drehe an der Kurbel, und beschreibe, was passiert.
• Was passiert, wenn du versuchst, am Zeiger zu drehen, der sich am Getriebeausgang befindet?
• Baue G10 in Buch III, Seite 23 bis 25, drehe an der Kurbel, und beschreibe, was passiert.

Mechanische Elemente: Kurvenscheibe

• Eine Kurvenscheibe (Nocke) ist eine starre, sich drehende Fläche mit einer bestimmten Form.
• Die Form der Kurvenscheibe steuert Zeitpunkt und Ausmaß der Bewegung eines Stößels oder Hebels.
• Eine Kurvenscheibe kann als schiefe Ebene mit variablem Winkel betrachtet werden.
• Kurvenscheiben können rund, birnenförmig oder unregelmäßig sein.
• Reibung führt zu Verschleiß an Kurvenscheiben und Stößeln.
• Stößel werden oft mit Rollen ausgestattet, um die Reibung zu reduzieren.
• Kurvenscheiben werden in elektrischen Greifarmen, Zahnbürsten und Nockenwellen von Verbrennungsmotoren eingesetzt.
• Bergsteiger verwenden Klemmgeräte mit Kurvenscheiben, die fest in Fels greifen, um Kletterseile zu sichern.
• Baue H1 in Buch III, Seite 26 bis 27, drehe an der Kurbel, und beschreibe die Bewegung des Hebels.

Mechanische Elemente: Sperrklinke

• Ein Sperrklinkenmechanismus besteht aus einem Zahnrad (Sperrrad) und einer Klinke.
• In einer Drehrichtung gleitet die Klinke über die Zähne und rastet in den Zahnzwischenraum ein.
• Ein Drehen in die andere Richtung wird durch die Klinke verhindert.
• Sperrklinken sind nützlich, um eine Bewegung nur in eine Richtung zu ermöglichen.
• Sie werden in Uhren, Fahrradnaben oder Seilwinden verwendet.
• Manche Schraubendreher haben Sperrklinken, die die Drehbewegung in eine Richtung übertragen und das Rückdrehen ohne Bewegung der Schraube ermöglichen.
• Baue I1 in Buch III, Seite 28 bis 29, drehe die Kurbel in beide Richtungenund beschreibe, was passiert.

Grundstrukturen

• Eine Grundstruktur besteht aus Teilen, die eine Funktion erfüllen und inneren und äußeren Kräften ausgesetzt sind.
• Äußere Kräfte können Wind oder schwere Fahrzeuge sein.
• Innere Kräfte können das Eigengewicht einer Dachkonstruktion oder Vibrationen eines Dieselmotors sein.
• Das Material beeinflusst die Sicherheitsreserven.
• Rahmenstrukturen bestehen aus Bauelementen und sind durch ihre Dreiecksform stabil.
• Kräfte auf Bauelemente sind Zug- oder Druckkräfte.
• Zugkräfte dehnen ein Bauelement, Druckkräfte stauchen es.
• Bauelemente, die Zugkräften ausgesetzt sind, heißen Zugstäbe, solche mit Druckkräften sind Druckstäbe.
• Grundlegende Strukturprinzipien werden in Gerüsten, Gebäuden oder Brücken angewendet.
• An Brücken, Kränen, Türmen und Raumstationen werden Dreiecksstrukturen verwendet.
• Baue J1 in Buch III, Seite 30, übe auf die Bauelemente des Dreiecksrahmens Druck und Zug aus. Beschreibe, was passiert.
• Baue J2 in Buch III, Seite 31, übe auf die Bauelemente des Rechteckrahmens Druck- und Zugkräfte aus. Beschreibe, was passiert.
• Baue J3 in Buch III, Seite 32, baue die Querstrebe an den Rahmen und übe erneut Druck- oder Zugkräfte auf den Rahmen aus. Beschreibe, was passiert.