Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 49

การเคลื่อนที่แบบหมุน : 3 (Transmitting Rotary Movement : 3)

นักเรียนจงประกอบแบบจําลอง ชุดรอกกับสายพาน (Pulleys and Belt) และ ชุดเฟองทดอยางงาย (Simple Gear Train) บนแทนรองของแตละชุดแยกกัน เครื่องกล ทั้งสองชุดนี้ เปนตวัขับหรือสงผาน (Transmit) การเคลื่อนที่แบบหมุนจากเพลาหนึ่ง ไปยังอีกเพลาหนึง่ การทดลองตอไปนี้ จะแสดงใหเห็นวา เครื่องกล ทั้งสองชุดนี้ สามารถเปลี่ยนความเร็ว แรงบิด และทิศทางการเคลื่อนที่ไดอยางไร

การเปลี่ยนความเร็วและแรงบิด 1) ชุดรอกกับสายพาน นักเรียนจงทดลอง เพื่อหาคําตอบ สําหรับคําถามตอไปนี ้a) สวนไหนที่หมุนเร็วกวา ตนทาง หรือปลายทาง

b) ทดลองหมุนที่ด ามหมุน ของตนทาง และขณะเดียวกันใหจับที่ เพลาของปลายทางแลวพยายามฝนใหหยุดหมุน ถารู สึกวาหยุดไดยาก แสดงวาเครื่องกลชุดนั้นใหแรงบิดเพิ่ม สําหรับเครื่องกลชุดนี้ให แรงบิดเพิ่มขึ้นหรือไม

ตอไปใหนักเรียนลองเปลี่ยนดามหมุนมาที่เพลาของรอกตัวเล็ก

c) คราวนี้สวนไหนหมุนไดเร็วกวากัน ตนทางหรือปลายทาง d) และทําใหแรงบิดเพิ่มมากขึ้นหรือไม

e) จงเติมคําในชองวางตอไปนี้ตอไปนี้ เมื่อใช รอกตัวเล็กขับรอกตัวใหญ มีผลทําให

................ ที่ปลายทาง มีคามากกวาที่ตนทาง แต ............... ที่ปลายทาง มีคานอยกวาที่ตนทาง

เมื่อใช รอกตัวใหญขับรอกตัวเล็ก มีผลทําให ................ที่ปลายทาง มีคามากกวาที่ตนทาง แต ................ ที่ปลายทาง มีคานอยกวาที่ตนทาง 2) ชุดเฟองทดอยางงาย นักเรียนจงทดลอง เพื่อหาคําตอบ สําหรับคําถามตอไปนี ้a) สวนไหนหมุน เร็ วกว ากัน ตนทางหรือ

ปลายทาง b) เครื่องกลชุดนี้ใหคาแรงบิดเพิ่มขึ้นหรือไม

ตอไปใหนักเรียนลองเปลี่ยนดามหมุนมาที่เพลา

ของเฟองตัวใหญ c) คราวนี้สวนไหนหมุนไดเร็วกวากัน ตนทางหรือปลายทาง d) และทําใหแรงบิดเพิ่มขึ้นหรือไม e) จงเติมคําลงชองวางตอไปนี้ เมื่อใช เฟองตัวเล็กขับเฟองตัวใหญมีผลทําให ................ ที่ปลายทางมีคามากกวาที่ตนทางแต ................ที่ปลายทางมีคานอยกวาตนทาง เมื่อใช เฟองตัวใหญขับเฟองตัวเล็ก มีผลทําให ................ ที่ปลายทางมีคามากกวาที่ตนทาง แต ................. ที่ปลายทางมีคานอยกวาตนทาง

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 50

การเปลี่ยนทิศทาง (Changing Direction)

a) รอกทั้งสองชุดหมุนไปในทางเดียวกนัหรือไม b) เฟองทั้งสองชุดหมุนไปทางเดียวกันหรือไม c) ถาใชสายพานไขว (Crossed Belt) จะใหผลแตกตางกันอยางไร

d) เพิ่มชุดเฟองเฉือ่ย (Idler Gear) เขาในแบบจําลอง ตามรูปแบบจําลองชุดเฟองทดอยางงาย กบั เฟองเฉื่อย (Simple Gear Train with Idler) และทดลองวาใหผลแตกตางกันอยางไร

เครื่องกล ชุดรอกกับสายพาน เปนระบบที่มีราคาถูก และใหเสียงเงียบขณะทํางาน แตบางทีอาจมีอาการ สายพานลื่นเกิดขึ้น ปญหานี้สามารถแกไขไดโดยการใชชุด โซกับจานเฟอง (Chain and Sprockets) ซ่ึงเปนระบบที่ใหการขับเคลื่อนที่ดีกวา นักเรียนจงทดลองใชทั้งสองระบบ ตามแบบจําลองที่ใหมาแลวสังเกตวามีความแตกตางกันอยางไร

การออกแบบและสรางชุดจําลอง เด็กทํางานในหองครัว มีหนาที่ยางขาวัวที่มีน้ําหนักมาก ขางเตาไฟ (ดังรูป) ซ่ึงรอน นักเรียนจงออกแบบชุดเครื่องกล เพื่อชวยใหเด็กผูนี้ นั่งหมุนเหล็กเสียบขาวัว หางจากเตาไดสบาย

ขึ้น และไมรูสึกหนักมากนัก (เพิ่มแรงบิด) โดยขาวัวที่ยางตองหมุนไดอยางชาๆ เพื่อใหสุกทั่วเทากัน นอกจากนี้ชุดเครื่องกลที่ใชตองไมเกะกะขวางทางเดินในครัวดวย

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 51

1)

2)

3)

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 52

ชุดรอกกับสายพานไขว

ชุดโซกับจานเฟอง

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 53

1)

2)

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 54

เฟองเฉื่อย (Idler Gear) มีผลทําใหทิศทางของการหมุนเปลี่ยน แตไมใหความเร็วและแรงบิดของชุดเฟองทดเปลี่ยนแปลง

ประกอบชิ้นสวนเพิ่มสําหรับ ชุดเฟองเฉื่อย

เฟองเฉื่อย

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 55

โครงงาน การออกแบบชดุเคร ื่องกล : 1 (Mechanisms Design Assignment One)

วัตถุประสงค

ลักษณะที่ตองการ เปนของเลนชนิดมี 4 ลอโดยมี ตนทาง คือการหมุนของลอ เปนตัวขับการเคลื่อนที่ใหกับชุดเครื่องกลอื่นๆ ซ่ึงนําไปเปลี่ยนใหได ปลายทาง เปนการเคลือ่นที่ในรูปแบบตางๆ ตามตองการ นักเรียนจงเขยีนแบบรางชุดเครื่องกลที่ตองใช รวมทั้งอธบิาย

ทดสอบ จากรูปขางลาง นักเรียนจงระบุชนิดของปลายทาง ของการเคลื่อนที่ ที่ตองการสําหรับรถแตละคัน พรอมทั้งอธิบายวาตองใชเครื่องกลชุดใดมาสรางเพือ่ใหไดปลายทาง ของการเคลื่อนที่ตามความตองการนั้นๆ

นักเรียนจงออกแบบและสรางของเลนชุดรถไฟละครสัตว เพื่อใหเด็กใชลากจูง โดยทําใหดูเหมือน มีชีวิตชีวากลาวคือ หุนรูปสตัว และตัวตลก สามารถเคลื่อนที่ได ในรูปแบบตางๆ เชน ผงกหวัข้ึนลง หมุนไปรอบๆ หรือผลุบๆ โผลๆ เปนตน

Mechatronics โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ 56

โครงงาน การออกแบบชุดเคร่ืองกล : 2 (Mechanisms Design Assignment Two)

วัตถุประสงค ใหนักเรียนออกแบบสรางลอกังหันน้ํา เพื่อนําพลังงานที่ไดจากน้ําไปขับเคลื่อนชุดเครื่องกลอื่นๆ เชน เล่ือย คอน หินบด และ เครื่องชักรอก ฯลฯ เปนตน

ลักษณะที่ตองการ เพื่อความสะดวกในการสาธิต กําหนดใหใชดามหมุนเพื่อหมุนลอกังหันน้ํา (แทนที่จะใหหมุนดวยพลังน้ําตก) และใชการเคลื่อนที่แบบหมุนของลอนี้ เปนตนทาง ของการเคลื่อนที่ ใหกับชุดเครื่องกลที่ออกแบบ เพื่อใหสามารถนํา ปลายทาง ของการเคลื่อนที่ไปใชกับอุปกรณตามตองการ

ทดสอบ จากรูปขางลางนี้ นักเรียนจงระบุชนิดของ ปลายทาง ของการเคลื่อนที่ ที่ตองการสําหรับอุปกรณ แตละชนิดที่ใหมา พรอมทั้งอธิบายวา ตองใชเครื่องกลชุดใด มาสรางเพื่อใหได ปลายทาง ของการเคลื่อนที่ตามตองการนั้น

เลื่อย คอน เครื่องบดหิน เครื่องชักรอก