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Intéressant sur la mécanique: en détail sur les mécanismes passionnants sous-jacents aux concepteurs d’Ugears

Aquarium Ugears – Puzzle 3d en bois
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Apparemment, il est impossible d’expliquer exactement ce qui rend les modèles Ugears si intéressants et attrayants.

Pour certains, c’est la beauté des structures en bois, pour d’autres le processus d’assemblage est fascinant, et pour d’autres, ils aiment le résultat final – des modèles interactifs qui se déplacent d’eux-mêmes. Les enfants apprécieront le temps passé avec les parents dans un jeu passionnant, et les parents – la valeur éducative du designer, qui ouvre la porte au monde merveilleux de la mécanique, des mathématiques et de la technologie.

Aujourd’hui, nous examinerons plus en détail les caractéristiques de conception de certains composants et dispositifs mécaniques sous-jacents aux modèles Ugears. Qu’est-ce qui fait bouger tous ces détails ? Qu’est-ce qui fait tourner les engrenages? Comment ça marche? Ugears connaît les réponses à ces questions et est prêt à les partager.

“Locomotive” – ​​​​l’un des modèles les plus complexes d’Ugears, composé d’un grand nombre de pièces et de composants mécaniques. Bien sûr, ce n’est pas la complexité elle-même qui rend le modèle si intéressant et populaire, mais l’opportunité d’apprendre, de comprendre et de construire votre propre locomotive très réaliste. Et ici, nous parlons non seulement du réalisme de l’apparence – qui mérite sans aucun doute tous les éloges – mais aussi du fonctionnement des composants mécaniques qui composent la locomotive elle-même. Nous voulons nous attarder sur deux de ces nœuds plus en détail.

Le mécanisme à manivelle est si largement utilisé que chacun de nous en a probablement fait face dans sa vie quotidienne. Et, bien sûr, nous ne sommes pas confus par l’expression qui décrit le principe de son fonctionnement : “la transformation du mouvement alternatif du piston en un mouvement de rotation”. Cependant, à quoi sert exactement le mécanisme à manivelle de la locomotive ?

La principale source d’énergie d’une locomotive est une chaudière à vapeur. La machine à vapeur convertit l’énergie de la vapeur en un mouvement alternatif du piston, qui, à son tour, à l’aide d’un timon est transformé en un moteur rotatif. Il se trouve dans le timon de la locomotive et le mécanisme à manivelle est utilisé. De la même manière, dans la locomotive Ugears, le mouvement du piston est converti en rotation des roues au moyen d’un mécanisme à manivelle à la différence que le piston est entraîné par un moteur en caoutchouc.

Le volant d’inertie est également utilisé dans le modèle “Locomotive”. Le volant d’inertie est une roue qui sert de réserve d’énergie cinétique. Dans le modèle Yugirz, le volant d’inertie permet un démarrage plus doux du modèle. Lorsque vous démarrez, le moteur en caoutchouc prend de l’ampleur et, à la fin de la plante, son énergie diminue considérablement, car la bande élastique se déroule presque instantanément. Le volant massif et lourd, qui a une grande inertie, absorbe l’énergie du moteur en caoutchouc, égalisant son débit. Ainsi, le modèle démarre en douceur et s’arrête en douceur.

En assemblant le modèle “Truck”, vous avez la possibilité d’étudier le principe de fonctionnement et la conception de composants aussi intéressants que le cliquet, l’engrenage à essieu libre et le changement de vitesse.

Le cliquet est un mécanisme d’engrenage qui permet à l’axe de tourner dans un seul sens. Il a la forme d’un engrenage avec des dents asymétriques qui mettent l’accent sur un côté. De tels mécanismes sont très courants dans les mouvements d’horlogerie, les crics, les treuils, les clés, les bouchons divers, etc. Dans le camion Ugears, le cliquet empêche le moteur en caoutchouc de tourner pendant son installation. L’accent est mis sur la partie à ressort “chien”. L’abaissement du moteur en caoutchouc dans le modèle “Camion” s’effectue en déverrouillant le pignon d’entraînement situé à l’envers de l’axe du moteur en caoutchouc. Il existe également des mécanismes dans lesquels le déverrouillage du mécanisme à cliquet s’effectue en déverrouillant le “chien”.

Ce mécanisme permet au modèle et à certains de ses éléments de continuer à se déplacer après la fin de l’usine de moteurs en caoutchouc. Le plus souvent, les mécanismes d’engrenage transmettent le mouvement en raison de l’accouplement rigide des dents. Par conséquent, lorsque le moteur s’arrête, le pignon d’entraînement, en s’arrêtant, bloque le mouvement. Dans le modèle “Truck”, il n’y a pas d’engrenage rigide avec engrenages d’entraînement. Ainsi, après la fin de l’usine de moteur en caoutchouc, les engrenages qui transmettent son énergie à l’essieu des roues du modèle s’arrêtent, mais l’essieu lui-même continue de tourner.

Contrairement à la locomotive, dans laquelle le changement de vitesse avant-arrière est effectué par une direction différente de l’installation motrice (associée à un cliquet) et, par conséquent, par une direction différente de mouvement de l’engrenage d’entraînement, le camion change la direction du mouvement en déplaçant engrenages.

Techniquement, cela est possible grâce à deux engrenages avec un essieu libre, qui s’enclenchent alternativement avec le pignon d’entraînement. Le pignon d’entraînement ne tourne que dans un seul sens. Mais les engrenages qui lui sont connectés sur des côtés opposés tourneront dans des directions différentes, transmettant un sens de rotation différent à l’axe de la roue.

Les pétales ajourés du modèle “Fleur” bougent grâce au mécanisme écossais. Il a également un autre nom – une bielle triangulaire. Mais lorsqu’il est appliqué à la “Lily” romantique et douce (comme nous appelons ce modèle à Ugears), le “mécanisme écossais” est sans aucun doute plus approprié.

La fonctionnalité du mécanisme écossais est la transformation du mouvement de rotation en mouvement alternatif. Le mécanisme “Lily” se compose de deux parties : un engrenage avec une goupille, qui, en tournant, déplace la pièce, dans la rainure de laquelle la goupille est insérée. En tournant la base du “Lily” dans une direction, nous pouvons observer comment ses pétales s’ouvrent et se ferment.

“Timer” est un véritable classique de la mécanique – la base de ce modèle est la gâchette de l’horloge “pendule”.

Le mécanisme de déclenchement de la montre est un dispositif qui maintient une vitesse moyenne de rotation constante de la roue de déclenchement. Il existe de nombreux types de déclencheurs de montre, mais le modèle Timer utilise un mécanisme d’ancrage modifié.

Le temps d’une “minuterie” d’usine unique est de une à vingt minutes. Après avoir déplacé la flèche pendant un moment, vous tirez sur l’élastique et démarrez le mécanisme. “Timer” utilise un véritable pendule, qui repose alternativement sur la dent de deux engrenages symétriques, bloquant le mouvement du mécanisme pendant un court instant. Le volant d’inertie dans la partie supérieure du pendule en raison de l’inertie ralentit le transfert d’énergie du moteur vers le pendule.

Il y a aussi un réglage précis du “Timer” en ajustant la distance entre les points de contact des dents des engrenages et des axes de balancier.

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