Teken ratstelsels
In hierdie hoofstuk gaan jy leer hoe om ratstelsels te teken. Jy gaan eers ’n paar ortografiese of tweedimensionele (2D) tekeninge maak wat die presiese groottes en aantal tande op die ratte aandui. Vir hierdie tipe tekeninge hoef jy nie die tande te teken nie, dit is dus baie makliker.
Daarna gaan jy ’n ontwerpopdrag en spesifikasies skryf vir ’n paar ratstelsels van jou eie. Jy gaan leer hoe om tekengereedskap en ’n isometriese ruitnet te gebruik om jou ratstelsels in driedimensioneel (3D) te teken.
Teken ratte in tweedimensioneel (2d)
Wanneer jy ’n ratwiel teken, teken jy ’n aantal verskillende sirkel groottes, maar jy teken nie die rattande nie. Die spesifikasies vir die ratwiele en tande word aangedui deur notas en tabelle te gebruik.
Figuur 3 wys al die belangrike inligting vir ’n ratwiel:
- die steek is die spasie vir elke tand,
- die steeksirkel deursnee is die grootte van die sirkel waarin al die tande pas, tot waar hulle met die tande van ’n ander rat inkam,
- die buitenste deursnee wys die grootte van die sirkel wat die tande omring,
- die binneste deursnee wys waar die tande geheg is aan die inner wiel, en
- die diepte van die tande is die verskil tussen die buitenste en binneste deursneë.
Die steeksirkel deursnit op hierdie rat is 35,8 mm. Die afstand rondom die steeksirkel van hierdie rat is die steeksirkel omtrek:
Omtrek = π × D = 3,1428 × 35,8 mm = 112,5 cm.
Dus is die steek, of die spasie vir elke tand = 112,5 ÷ 15 = 7,5 mm.
Kyk na figuur 4. Hierdie figuur wys hoe om ’n ratwiel te teken.
Teken nou hierdie ratwiel op die ruitnet deur die volgende stappe te volg:
- Stap 1: Teken twee middellyne wat mekaar kruis om die middel van die ratwiel te merk.
- Stap 2: Teken die steeksirkel deur gebruik te maak van ’n passer. In hierdie geval gaan jy die passer radius tot ½ van 35 mm stel, wat dus 17,5 mm is.
- Stap 3: Teken die buitenste deursnit deur jou passer te gebruik. Stel die passer radius tot ½ van 42,5 mm, wat ’n klein bietjie groter is as 21 mm.
- Stap 4: Teken die binneste
deursnit. Jy gaan jou passer se
radius stel tot
½ van 27,5 mm, wat net onder 14 mm is.
Figuur 5
Teken ingekamde ratte
Kyk na die tekening van ingekamde ratte in figuur 6. ’n Klein dryfrat kan aan die linkerkant gesien word. Hierdie dryfrat dryf ’n groter gedrewe rat aan die regterkant.
Twee reguittandratte sal behoorlik inkam slegs wanneer:
- die grootte en vorm van hulle tande dieselfde is, met ander woorde, die steek en die diepte van die rattand op albei ratte moet dieselfde wees, en
- die steeksirkel van die twee ratte moet aan mekaar raak.
Die lyn wat die middelpunte van die twee ratte verbind word die middellyn genoem. Middellyne word as strepieslyne geteken, met lang en kort strepies.
Die afstand tussen die middelpunte van die ratte word op hierdie diagram aangedui as die middelafstand. Die presiese middelafstand vir die twee ingekamde ratte is die steeksirkel radius van die dryfrat, plus die steeksirkel radius van die gedrewe rat.
Onthou: Die radius is ½ van die deursnit.
Veronderstel nou dat die gedrewe rat 15 tande het en ’n steeksirkel deursnit van 35 mm, en dat die dryfrat 30 tande het en ’n steeksirkel deursnit van 70 mm het. Die middelafstand word dan so bereken:
Middelafstand = ½ × 35 mm + ½ × 70 mm = 17,5 mm + 35 mm = 52,5 mm.
Hoe om ingekamde ratstelsels te teken
Kyk na die ingekamde ratte in figuur 6 op die vorige bladsy. Figuur 7 hieronder wys jou hoe om ’n diagram van hierdie ratstelsel te teken, waar die dryfrat 15 tande en die gedrewe rat 30 tande het.
- Stap 1: Begin deur ’n horisontale middellyn vir beide ratte te teken.
- Stap 2:Teken ’n vertikale middellyn vir die dryfrat aan die linkerkant. Dit dui die middel van die dryfratwiel aan.
- Stap 3: Bereken die steek middelafstand. In hierdie geval sal dit wees: ½ van 36 mm + ½ of 72 mm = 54 mm.
- Stap 4:Meet die middel van die gedrewe rat van die middel van die dryfrat af.
- Stap 5: Gebruik ’n passer om die twee steeksirkel te trek sodat hulle mekaar net-net raak. In hierdie geval is die steeksirkel van die dryfrat 36 mm, dus moet jy die passer stel sodat dit ’n radius van 18 mm het. Die radius vir die groter gedrewe rat sal 36 mm wees, dubbel die grootte van die dryfrat.
- Stap 6: Gebruik die passer om die binneste deursnit- en die buitenste deursnit sirkels te teken.
- Stap 7: Voeg nou inligting by wat mense inlig oor die tande. Dit word onderaan elke ratwiel geskryf of in ’n tabel langs die tekening gegee.
Teken ratstelsels met die gedrewe rat wat in die teenoorgestelde rigting as die dryfrat roteer
1. Gebruik die stappe op die vorige bladsy om ’n ratstelsel met 15 tande op ’n dryfrat, met ’n deursnit van 36 mm, te teken en 30 tande op ’n gedrewe rat met ’n deursnit van 72 mm. Gebruik die ruitnet-papier in figuur 8. Die dryfrat tekening is hieronder vir jou begin.
2. Sodra jy jou tekening voltooi het, gebruik pyle om die rigting van rotasie van die gedrewe rat aan te dui indien die dryfrat kloksgewys draai.
3. Sal die gedrewe rat vinniger of stadiger as die dryfrat roteer?
Teken ’n ratstelsel met die gedrewe rat wat in dieselfde rigting as die dryfrat roteer
Onthou jy nog wat ’n tussenrat doen? Dit kam tussen die dryfrat en die gedrewe rat in. Die tussenrat verander nie die ratverhouding nie. Al wat die tussenrat doen, is om die rigting waarin die dryfrat draai, te verander. ’n Ratstelsel met ’n tussenrat kan die dryfrat en gedrewe rat in dieselfde rigting laat draai.
Om ’n ratstelsel met ’n tussenrat te teken, moet jy drie ratte in plaas van twee ratte, teken. Die beginsels bly egter dieselfde.
1. Teken die ratstelsel in figuur 9 op die ruitpapier op die volgende bladsy.
2. Teken pyle om te wys in watter rigting elke rat sal draai.
3. Roteer die dryfrat en die gedrewe rat in dieselfde rigting of in teenoorgestelde rigtings?
4. Indien die dryfrat teen 1 500 rpm roteer, hoe vinnig sal die gedrewe rat roteer?
Huiswerk: teken ’n ratstelsel met die gedrewe rat wat vinniger roteer as die dryfrat
Deel A: Roteer in teenoorgestelde rigtings
1. Teken die ratstelsel soos dit in figuur 11 gewys word. Die gedrewe rat het 45 tande en ’n steeksirkel deursnit van 107 mm. Die gedrewe rat het 15 tande en ’n steeksirkel deursnit van 36 mm. Gebruik die ruitnet in figuur 12.
2. Wat kan jy sê oor die spoed van die gedrewe rat in vergelyking met die spoed van die dryfrat?
3. Verander hierdie stelsel die rigting van rotasie?
Deel B: Roteer in dieselfde rigting
1. Voeg ’n tussenrat by hierdie ratstelsel soos dit in figuur 12 gewys word. Teken nou hierdie nuwe stelsel op die ruitnet in figuur 13.
2. Teken pyle op die tekening om aan te dui in watter rigting elk van die ratte sal draai.
3. Wat doen die tussenrat?
Skryf ’n ontwerpopdrag met spesifikasies vir ratte
Ratstelsels het twee belangrike gebruike:
- ’n Ratstelsel kan ’n meganiese voordeel gee. In hierdie geval word ’n klein dryfrat gebruik om ’n groter gedrewe rat te draai. Die uitset van die stelsel draai stadiger, maar met ’n groter draaikrag.
- Ratte kan ook ’n spoedvoordeel gee. In hierdie geval draai ’n groot dryfrat ’n kleiner gedrewe rat. Die gedrewe rat draai vinniger as die dryfrat, maar met minder draaikrag.
In hierdie les gaan jy ratstelsels ontwerp wat beide van hierdie voordele gee.
’n Ontwerpopdrag vir ’n rat wat meganiese voordeel gee
Kyk na figuur 15. Dit wys ’n wenas vir ’n insleeptrok. Wenasse word gebruik om stukkende voertuie op die bak van die insleeptrok te trek.
’n Probleem met hierdie wenas
Die besigheid wat hierdie wenas gebruik, het gevind dat dit nie sterk genoeg is om groot voertuie te sleep nie.
Die besigheid vra jou om die wenas te verbeter. Hulle wil hê dat die wenas groot voertuie, drie maal swaarder as ’n gewone motor, moet sleep.
Die woord insleep beteken om ’n motor agter ’n bewegende trok, vir ’n sekere afstand, te sleep. Insleeptrokke kan motors trek, maar hulle kan ook motors agterop hulle bakke laai om hulle dan aan te ry na die herstelwinkels.
Skryf ’n ontwerpopdrag
1. Skryf ’n paar kort, duidelike sinne neer wat die probleem waarvoor jy ’n oplossing moet kry, sal opsom. Jy moet ook die doel van die voorgestelde oplossing neerskryf. Begin jou eerste sin met die woorde:
My ontwerp gaan ’n ...
2. Skryf ’n spesifikasie lys vir die nuwe wenas oplossing neer.
Onthou: Spesifikasies is ’n lys dinge wat jou oplossing moet doen en ook sommige dinge wat jou oplossing nie moet doen nie.
’n Ontwerp vir ’n beter wenas
3. Beskryf hoe jy hierdie wenas gaan verbeter.
4. Hoe gaan jy weet dat die wenas voertuie sal kan sleep wat drie maal swaarder is as ’n gewone motor?
5. Voltooi die tekening in figuur 16 om aan te dui hoe jy die wenas gaan verbeter. Teken die dryfrat bo op die motor. Wys dan waar jy die slinger gaan plaas en teken die slingerrat. Gebruik ’n steek van 7,5 mm en ’n diepte van 5 mm vir die rattand. Plaas byskrifte wat die steek en hoeveelheid tande op elke ratwiel aandui.
Skryf ’n ontwerpopdrag vir ’n rat wat ’n spoedvoordeel sal gee
Kyk na die stelsel wat hieronder gewys word. Dit wys die binnekant van ’n windturbine. Die wind draai die propeller en die propeller draai ’n elektriese opwekker om elektrisiteit te maak.
Die probleem met windturbines
Die waaierblaaie van die windturbines draai stadig, min of meer teen 9 tot 19 rpm. Die elektriese opwekker wat aangedryf word deur ’n windturbine, moet vinniger kan draai. ’n Turbine vervaardiger moet ’n ratstelsel ontwerp wat die opwekker ten minste vier maal vinniger laat draai as wat die windturbine draai. Kan jy help?
1. Skryf ’n ontwerpopdrag. Jy moet ’n paar kort, duidelike sinne neerskryf wat die probleem wat jy moet oplos, opsom. Jy moet ook die doel van die voorgestelde oplossing neerskryf. Begin jou eerste sin met die volgende woorde:
My ontwerp gaan ’n ...
2. Spesifikasies vir jou oplossing. Skryf ’n spesifikasie lys neer vir die ratstelsel oplossing.
’n Ontwerp vir ’n verbeterde windturbine
1. Teken jou ontwerp op die ruitnet in figuur 18. Jou ontwerp moet wys hoe jy die gedrewe opwekker van die windturbine vier maal vinniger laat draai as die dryfrat. Gebruik ’n steek van 0,75 mm en ’n diepte van 0,50 mm vir die rattande.
2. Plaas byskrifte op jou tekening wat die steek en aantal tande van elke ratwiel aandui.
Teken ratte in driedimensioneel (3d)
Om ratte in 3D te teken, is om meestal sirkels in 3D te teken. In hierdie aktiwiteit gaan jy 3D ratte op isometriese geruite papier teken.
Indien jy die instruksies stap-vir-stap volg, sal jou tekening korrek wees.
Hoe om ’n isometriese sirkel te teken
Kyk na die diagramme in figuur 19. Hulle wys jou hoe om ’n sirkel op isometriese geruite papier te teken. Hierdie sirkel het ’n deursnit van 2, byna dieselfde grootte as ’n klein ratwiel. Hieronder is ’n stap-vir-stap verduideliking oor hoe om dit te doen.
- Stap 1: Maak ’n kol waar jy die middel van die sirkel wil hê.
- Stap 2: Teken ’n horisontale strepieslyne van links na regs op die skuins lyne van die ruitnet.
- Stap 3: Teken ’n vertikale stippellyn wat deur die middelpunt van bo na onder op die bladsy gaan.
- Stap 4: Teken gidslyne wat die sirkel omring in die vorm van ’n vierkant. Hierdie vierkant word in rooi aangedui op figuur 19 A.
- Stap 5: Merk vier punte op die middelpunte van die vierkant se sye. Hierdie punte word in rooi aangedui in figuur 19 B. Hierdie punte dui die buitepunte van jou sirkel.
- Stap 6: Skets nou ’n kurwe wat hierdie vier punte verbind. Die vorm is nie ’n ware sirkel nie. Die ware vorm is ’n ellips wat teen ’n hoek van 30° skuinsgeteken is.
- Stap 7:Probeer nou om self ’n isometriese sirkel te teken. Kopieer die diagram in figuur 20 A op die isometriese ruitnet in figuur 20 B.
Teken die ratstelsel wat jy ontwerp het vir die wenas
Kyk na die prent in figuur 21. Twee ratte is in 3D geteken op isometriese geruite papier. Die tande van die ratte word nie gewys nie.
1. Gebruik die ruitnet op die volgende bladsy om jou te help om die stelsel wat jy vir die wenas ontwerp het, te teken. Teken die ratte dieselfde grootte as wat jy gespesifiseer het vir die wenas in afdeling 3.2.
2. Voeg ’n tabel wat al die inligting bevat by jou tekening.
Teken jou ratstelsel vir die wenas op die ruitnet in figuur 22:
Volgende week
Volgende week gaan jy ’n tipe rat ondersoek wat ’n keëlrat genoem word. Jy gaan na die ratte op ’n fiets kyk en leer van ketting- en bandaandrywings. Jy gaan ook leer hoe om ’n ratstelsel te ondersoek deur gebruik te maak van die stelselbenadering.
