3
Тх
ПЕСТРИКОВ Владислав Петрович
г. Москва
ГАОУ Школа № 548 «Царицыно», 4 класс
ГАОУ Школа № 548 «Царицыно», 4 класс
Научный руководитель: Ильина Ольга Владимировна, г. Москва, ГАОУ Школа № 548 «Царицыно», учитель начальных классов
ОТ ИДЕИ К РЕАЛИЗАЦИИ: УЧЕБНЫЙ КОМПЛЕКС «МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ, ПОСТРОЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ КОМПАСА-3Д»
- Изготовить механические часы с применением программы Компас-3Д.
- Подготовить комплекс обучающих видео для популяризации и повышения интереса к теме "Механические передачи".
- Отладить механизм, чтобы его можно было использовать как лабораторный комплекс для проведения эксперимента.
- Провести эксперимент: влияние технических параметров механизма завода на точность хода часов (шага пружины, толщины и длины).
- Изучить техническую литературу.
- Построить все необходимые конструктивные элементы в программе Компас-3Д.
- Собрать демонстрационную модель, выявить и устранить технические неполадки.
- Собрать необходимые знания и полученный опыт в лабораторно-методический комплекс, дополнить его обучающим видео.
- Провести эксперимент, проанализировать полученный результат.
1) Любые часы представляют собой механический редуктор (коробку передач автомобиля) и могут заинтересовать как этап обучения его построения. |
2) В проекте продемонстрирована работа в приложении «Валы и механические» передачи Компас-3Д, редко встречающаяся в обучающих видео и литературе, но необходимая для проектирования любых механических узлов! |
3) Готовый самодельный механизм часов использован как лабораторный стенд для проведения физических экспериментов. |
4) Все этапы работ записаны на видео и собраны в методический комплекс, чтобы каждый сверстник (и не только), мог повторить этот опыт и даже продвинуться еще дальше. Так как в последнем видео в качестве бонуса содержится анализ полученного результата. |
Тема механики и динамики является базовой в образовании и подготовке современного инженера. С развитием систем автоматического проектирования технология создания 3Д-модели изобретения становится интуитивно-понятной даже ребенку младшего школьного звена.
Тема создания точного вычислительного механизма, показывающего время, актуальна начиная с возникновения первых цивилизаций человечества. Наиболее точные механические часы дополнены исследованиями упругости балансира спускового механизма и механизма завода. А самые последние исследования содержат дополнительный узел: турбийон, предназначенный для компенсации точности хода, зависящей от притяжения Земли.
В состав механических часов входят следующие звенья:
Тема создания точного вычислительного механизма, показывающего время, актуальна начиная с возникновения первых цивилизаций человечества. Наиболее точные механические часы дополнены исследованиями упругости балансира спускового механизма и механизма завода. А самые последние исследования содержат дополнительный узел: турбийон, предназначенный для компенсации точности хода, зависящей от притяжения Земли.
В состав механических часов входят следующие звенья:
- Источник энергии (потенциальная энергия подвешенного груза, энергия сжатия пружины и пр.).
- Основная колесная система (служит средством передачи энергии регулятора и вращения стрелок с заданной частотой)
- Ход-спуск – это механизм для регулирования интервала взаимодействия колесной системы с регулятором и регулирования работы стрелочного механизма.
- Стрелочный механизм – циферблат и система указателей, которые жестко закреплены на соответствующей шестерне, поворот которой на 1 шаг позволяет система ход-спуск.
- Регулятор – это колебательная система, отсчитывающая равные малые интервалы времени (например, маятниковый, балансовый).
- Механизм заводки часов (крепится в непосредственном контакте с источником энергии, служит для возобновления взвода источника энергии). В нашем случае выбрано храповое колесо, в случае источкника энергии в качестве потенциальной энергии подвешенного груза механизм не требуется.
- Турбилон (турбийон) механизм, предназначенный для калибровки точности хода.
Для реализации проекта была выбрана система автоматизированного проектирования САПР Компас-3Д, являющийся мощным программным продуктом, разработанным на территории Российской Федерации, и дающим возможность бесплатного обучения в части студенческой лицензии. Детально разобраны все звенья, по каждому из звеньев составлено обучающее видео, тонкости процессов проектирования шестерней сведены в таблицы, которые также демонстрируются в обучающем видео-комплексе. Каждый желающий может найти это видео в сети Интернет по QR-коду.
В работу включены навыки анализа результатов проектной деятельности, анализа подготовки отдельных звеньев, возможностей принтера, и исследовательский эксперимент, посвященный изучению закона Гука, на примере завода пружины Архимеда, что является первым опытом работы с физическим явлением участника, проведенный эксперимент зарегистрирован на видео.
В результате эксперимента сделаны выводы о влиянии на точность хода часов параметров пружины механизма завода, а именно: шага пружины, длины и толщины спирали.
В ходе эксперимента сделан вывод: для повышения точности хода и времени работы часов необходимо обеспечивать максимальную длительность среднего по величине усилия создаваемого пружиной барабана завода. При использовании самых жестких пружин импульс, предаваемый регулятору в момент скольжения спускового колеса по импульсной плоскости вилки, оказывается чрезмерно большим, при этом маятник выходит из области равномерной работы и спусковой механизм начинает заклинивать.
Наибольшую точность и длительность работы продемонстрировала пружина с малой толщиной и меньшим шагом.
Работа демонстрировалась среди 3 классов школы 548 г. Москва и вызвала неподдельный интерес среди учащихся.
Наибольшую точность и длительность работы продемонстрировала пружина с малой толщиной и меньшим шагом.
Работа демонстрировалась среди 3 классов школы 548 г. Москва и вызвала неподдельный интерес среди учащихся.
Этот проект входит в трилогию учебных комплексов «От идеи к реализации», является первым реализованным проектом. В дальнейшем планируется еще два проекта, в которых будет развиваться тема использования САПР Компас-3Д, где кроме навыков конструкторской деятельности будут добавлены навыки разработки электрических схем и проектирования печатных плат. Весь комплекс посвящен темам механических изобретений времен научно-технической революции, в каждом комплексе запланирован научный эксперимент различной тематики.
Сам проект также планируется усилить, выпустив свой собственный спусковой механизм и доработав турбиллоном, обучающие видео по которым планируется выпустить не для всех слушателей курса, а только для тех, кто заинтересовался темой и реализовал свой собственный механизм.
Сам проект также планируется усилить, выпустив свой собственный спусковой механизм и доработав турбиллоном, обучающие видео по которым планируется выпустить не для всех слушателей курса, а только для тех, кто заинтересовался темой и реализовал свой собственный механизм.
Завершенный продукт является полностью работающей демонстрационной моделью механических часов, распечатанных на 3Д-принтере, и интеллектуальной собственностью проектировщика, так как не повторяет ни одни из представленных в сети Интернет моделей. В процессе работы были продемонстрированы навыки проектирования механических часов, работы в сети интернет, сбора и анализа технической литературы и документации, анализа полученного собственного результата, поставлен эксперимент и проведен анализ физических явлений на практике.
Видео о проекте
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Учебно-лабораторный корпус, Рубцовская набережная, д. 2/18, холл 3 этажа
МГТУ им. Н.Э. Баумана Учебно-лабораторный корпус
Место проведения выставки:
Расписание работы выставки:
Награждение:
Награждение:
21 октября, вторник
10:00 - 13:00 (Мск) - оформление стендов
14:00 - 17:00 (Мск) - оценка проектов, посещение выставки
10:00 - 13:00 (Мск) - оформление стендов
14:00 - 17:00 (Мск) - оценка проектов, посещение выставки
22 октября, среда
14:00 - 16:00 (Мск)
14:00 - 16:00 (Мск)
Хотите посетить выставку Соревнования "Шаг в будущее, Юниор"?
Все участники Соревнования "Шаг в будущее, Юниор" и их сопровождающие могут посетить выставку без предварительной записи.
Остальным желающим необходимо прислать заявку на почту sitfp@bk.ru, указав список посетителей, их место работы или учебы.