Engineering
Stirnradpaar
Erhöhen Sie die Last bis zum Stillstand. Ändern Sie die Zähnezahlen und die Drehrichtung.
In Entwicklung
Makarov Engineering Suite
Mechanismen, Fertigungsverfahren und Maschinen: vom Astrolabium und Seilroboter bis zum Tragflächenboot und zur CNC-Fräse.
106 Module · Seite 1 / 6 · 54 geplant
Diese Suite ist noch in Entwicklung. Gezeigt werden implementierte Experimente, kein veröffentlichtes Produkt.
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Schrägverzahnte Stirnräder
Ändern Sie bei gleicher Last den Schrägungswinkel und die Flankenrichtung und lesen Sie den Axialschub an den Lagern ab. Die Zahnkraft wird entlang der Zahnnormalen berechnet; der Schub ist eine Lagerreaktion, keine Formel.
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Kegelräder
Stellen Sie die Wellen auf einen anderen Winkel und ändern Sie bei gleicher Last die Übersetzung. Die Wälzkegel passen sich an; im idealen Eingriff bleiben Antriebs- und Abtriebsleistung gleich, während Drehmoment und Drehzahl die Rollen tauschen.
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Schneckengetriebe und Selbsthemmung
Heben Sie eine Last über Schnecke und Schneckenrad, stoppen Sie dann den Motor und senken Sie die Reibung, bis die Last die Schnecke zurückdreht. Vergleichen Sie ein-, zwei- und viergängige Schnecken: den Wirkungsgrad in beiden Richtungen und die Bremse, die zum Halten der Last nötig ist.
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Planetengetriebe
Halten Sie das Hohlrad fest, dann das Sonnenrad, dann den Steg, und treiben Sie das Getriebe an: Eine Gleichung verknüpft die drei Drehzahlen miteinander. Treiben Sie Sonnenrad und Hohlrad gleichzeitig an, halten Sie dann zwei Glieder fest und versuchen Sie, das dritte zu drehen.
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Zusammengesetztes Planetengetriebe
Schalten Sie ein Getriebe mit zwei Planetensätzen unter leichter und unter schwerer Last durch den ersten, zweiten und dritten Gang und den Rückwärtsgang; jeder Gang ist nur ein Paar aus Kupplungen und Bremsen. Schließen Sie dann beide Bremsen zugleich und sehen Sie zu, wie das Getriebe blockiert.
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Differenzial unter Last
Stellen Sie ein Rad einer Achse auf eine glatte Trommel: Ein offenes Differenzial gibt beiden Rädern dasselbe kleine Moment, sodass eines durchdreht und das andere steht. Fügen Sie eine Kupplung zur Schlupfbegrenzung hinzu oder sperren Sie das Differenzial bei gleichem Motormoment und vergleichen Sie.
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Wellgetriebe
Ziehen Sie über ein Wellgetriebe eine Feder auf und sehen Sie, wie sich der elastische Flexspline-Topf um T/K verdreht; kehren Sie die Drehrichtung um, und die Feder gibt ihre Energie zurück. Vergleichen Sie zwei und drei Nocken, 60 und 120 Zähne: Die Untersetzung ist die Zähnezahl des Flexsplines geteilt durch die Zähnezahldifferenz.
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Zykloidgetriebe
Lassen Sie ein Zykloidgetriebe mit einer Scheibe und dann mit zwei um eine halbe Umdrehung versetzten Scheiben laufen und vergleichen Sie die Kraft im Antriebslager. Kehren Sie unter Last und mit mehr Spiel in den Abtriebsbolzen die Drehrichtung um: Der Antrieb dreht weiter, während der Abtrieb stillsteht.
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Riementrieb und Schlupf
Erhöhen Sie die Last, bis der Riemen rutscht, schalten Sie dann den Spanner zu und vergleichen Sie. Die Grenze folgt aus Umschlingungswinkel und Reibung; solange der Riemen rutscht, wird die Arbeit zu Wärme.
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Kette und Kettenräder
Treiben Sie über eine Rollenkette ein Kettenrad mit 30 Zähnen von einem Rad mit 9, 13 oder 19 Zähnen an und beobachten Sie, wie die Drehzahl des getriebenen Rades einmal pro Zahn schwankt. Geben Sie der Kette dann etwas Spiel und starten Sie neu: Der Motor eilt voraus, bis sich das Trum schlagartig strafft.
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Stufenloses Reibradgetriebe
Verschieben Sie die Rolle bei gleichbleibender Last quer über die drehende Scheibe: Die Abtriebsdrehzahl folgt r/R durch null bis in den Rückwärtslauf. Senken Sie die Anpresskraft, bis die Rolle rutscht; lösen Sie dann die Anpressung, drücken Sie die Rolle wieder auf die laufende Scheibe und vergleichen Sie die Rutschwärme mit der Energie, die das Schwungrad aufnimmt.
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Zahnstange und Ritzel
Heben Sie mit einer senkrechten Zahnstange eine Last und kehren Sie dann den Antrieb um; legen Sie die Zahnstange waagerecht und kehren Sie erneut um. Ein hängendes Gewicht hält eine Flanke geschlossen, ein Schlitten auf einer reibenden Führung muss erst das Spiel durchqueren.
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Gewindespindel und Schraubenwinde
Heben Sie dieselbe Last mit ein-, zwei- und viergängigen Spindeln und vergleichen Sie Drehmoment und Wirkungsgrad; schalten Sie dann den Motor ab und verringern Sie die Reibung, bis die Last die Spindel zurückdreht.
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Kugelgewindetrieb
Verfahren Sie den Schlitten mit einer vorgespannten Mutter und mit einer Mutter mit Spiel zwischen zwei Stationen und beobachten Sie, wie weit er dem Motor nacheilt. Drücken Sie gegen den stehenden Schlitten, um die Steifigkeit der Mutter zu messen, schalten Sie dann den Servoantrieb aus und drücken Sie erneut: Die Spindel dreht sich zurück.
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Kardangelenk
Knicken Sie die Welle ab und beobachten Sie, wie der Abtrieb bei gleichförmigem Antrieb ungleichförmig läuft; ein zweites Gelenk in Phase hebt das auf, ein gekreuztes verdoppelt es. Gabeln und Kreuze sind Körper auf Drehgelenken.
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Gleichlaufgelenk
Knicken Sie den Antriebsstrang ab und beobachten Sie die Abtriebsdrehzahl: Durch das Rzeppa-Gelenk bleibt sie exakt gleich der Antriebsdrehzahl, durch ein Kardankreuz schwankt sie zweimal pro Umdrehung zwischen dem cos β- und dem 1/cos β-Fachen davon. Achten Sie auf die Kugeln: Der Käfig hält sie in der Ebene, die den Beugewinkel halbiert.
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Sperrrad und Klinke
Schwenken Sie den Hebel, und die Last steigt Zahn um Zahn: Die Antriebsklinke schiebt einen Zahn vorwärts, die Sperrklinke springt klickend über die Zähne und fängt das Rad ab, wenn der Hebel zurückgeht. Stoppen Sie den Hebel: Die Last bleibt stehen. Heben Sie die Klinken an, damit die Last absinkt, lassen Sie die Klinken dann wieder einfallen und beobachten Sie den Schlag.
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Malteserkreuzgetriebe
Vergleichen Sie vier und sechs Schlitze und erhöhen Sie die Antriebsdrehzahl: Eine Kurbelumdrehung ergibt einen Schaltschritt, in der Rast hält der Sperrbogen das Rad, und die größte Beschleunigung des Rades wächst mit dem Quadrat der Drehzahl.
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Uhrenhemmung
Ein Sekundenpendel und das Hemmungsrad einer Uhr wirken nur dort aufeinander, wo die Zähne die Paletten des Ankers berühren: Ein Zahn ruht auf einer Ruhefläche, die Schwingung lässt ihn abgleiten, er drückt gegen die Hebefläche und fällt auf die andere Palette. Ändern Sie den Antrieb und beobachten Sie, wie sich die Schwingung neu einpendelt; halten Sie das Pendel fest und sehen Sie, ob die Uhr wieder anläuft.
Einige Module gehören zu mehreren Suites. Gemeinsame Experimente haben hier eine einzige Beschreibung.