Способы соединения деталей винтами и разработка простейших узлов
1. В какую сторону вращать отвертку, чтобы завинтить винт в гайку -- по часовой или против часовой стрелки?
2. В какую сторону вращать гаечный ключ, чтобы отвинтить гайку?
3. Что удобнее и быстрее завинчивать -- винт отверткой (гайку при этом удерживать неподвижно) или гайку ключом (винт при этом удерживать неподвижно отверткой)?
4. Что произойдет, если 2 гайки на винте туго поджать одну к другой? Почему одну из гаек в этом случае называют контргайкой?
5. Какими способами можно соединить 2 полосы, чтобы сделать одну длинную? Какое наименьшее число винтов и гаек требуется при различных способах соединения?
6. Чем отличается соединение полос внахлестку одним винтом от соединения 2 винтами? В каких случаях удобнее первое соединение и в каких второе и почему?
7. Как соединить 2 полосы под прямым углом (т. е. под углом 90 градусов): а) если обе полосы лежат в одной плоскости, б) если они лежат в разных плоскостях?
8. Как сделать шарнирное (т. е. подвижное) соединение 2 полос, чтобы вращение всегда было свободным (гайка не затягивалась)? Годится ли для этого контргайка?
9. Почему фермы мостов и кранов, мачты линий электропередачи и другие жесткие конструкции составлены из балок, соединенных в треугольники, а не в прямоугольники или многоугольники? Собери из полос треугольник и четырехугольник (гайки туго не затягивай) и попробуй изменить их форму. Какая особенность у треугольника по сравнению с другими фигурами?
10. Как можно соединить уголки (уголковые профили), чтобы: а) удлинить уголок (что лучше; внахлестку или в стык с надкладкой?); б) три уголка, сходясь в одной точке, образовали вершину мачты или фермы (призмы или пирамиды), в) четыре уголка, сходясь в одной точке, образовали вершину пирамиды (мачты)?
11. Какими способами можно закрепить на валу ролик (шкив, колесо), чтобы он вращался вместе с валом: а) если вал гладкий, б) если вал имеет винтовую нарезку?
В чем достоинства и недостатки каждого способа закрепления?
12. Как расположить 2 блока и где закрепить шнур, чтобы при подъеме груза можно было выиграть в силе в 2 раза?
13. Как собрать накатный барабан для лебедки, чтобы на него легко наматывался шнур (шпагат)?
14. Как соединить рукоятку с накатным барабаном лебедки, чтобы его можно было вращать в обе стороны?
15. Какими способами можно затормозить накатный барабан лебедки (т. е. катушку, на которую наматывается нитка или шнур), чтобы он не раскручивался под действием подвешенного груза и рукоятку лебедки можно было бы отпускать? Придумайте 2 -- 3 варианта тормозов.
16. Как передать вращение от одного вала на параллельно идущий второй вал, если надо сохранить направление вращения: а) с помощью ременной передачи; б) зубчатой передачи. Какое минимальное число шестеренок для этого необходимо?
17. Каким образом можно уменьшить или увеличить число оборотов вала в механизме? Разработайте варианты: а) с блоками, б) с шестеренками.
18. Как передать вращение от одного вала на параллельный вал, чтобы валы вращались в противоположные стороны: а) при наличии шкивов и ремней, б) при наличии шестеренок?
19. Как изменить направление вращения вала электромотора?
20. Каким образом можно уменьшить или увеличить число оборотов вала в механизме? Предложите минимум 2 варианта.
21. Что надо сделать, чтобы маленький мотор мог поднимать большой груз (или двигать большую модель)?
22. Разработайте два варианта ручных лебедок для подъемных кранов: а) если нет зубчатых шестеренок, б) если есть пара зубчатых шестерен с различным числом зубьев.
Лебедки должны иметь тормозное устройство для накатного барабана и рукоятку для наматывания нитки или шнура.
23. Разработайте 2 -- 3 варианта рулевого управления для моделей автомобиля или электрокара: а) если нет конических шестеренок, б) если есть пара конических шестеренок.
Руль может иметь форму диска (баранки) или простой рукоятки. Определите достоинства и недостатки каждого из вариантов.
24. Разработайте не менее 3 вариантов передачи движения от вала микроэлектродвигателя на колеса модели электровоза, самоходной тележки, электрокара, автомобиля. Используйте фрикционную, ременную и зубчатую передачи и определите достоинства каждой из них.
Техническое задание 1 -- "Стул"
Сконструировать и собрать из деталей "Конструктора-механика" стул для куклы.
1. Сиденье стула должно быть размером не менее 50Х50 мм.
2. Высота ножек и спинки стула должна быть пропорциональна размеру сиденья.
3. Стул должен быть устойчив и не опрокидываться при отклонении в сторону на угол до 20 градусов.
4. При ослаблении гаек ножки стула не должны подгибаться (складываться).
5. Стул должен быть удобен для сидения и прост по конструкции.
6. На стул нужно израсходовать как можно меньше деталей.
Техническое задание 2 -- "Тележка"
Разработать конструкцию и собрать тележку-платформу на 4 колесах.
1. Тележка должна перевозить игрушки по полу комнаты.
2. Колеса тележки должны вращаться легко, чтобы тележка сама скатывалась с наклонной доски (уклон 1:20) или от одного толчка переезжала комнату от стены до стены.
3. У тележки должен быть крюк для привязывания веревочки или цепляния к заводному автомобилю.
4. Тележка должна быть прочной, чтобы выдерживать груз весом в 1 кг и проезжать с ним без ремонта 50 м по полу.
5. На изготовление тележки должно расходоваться как можно меньше деталей.
Техническое задание 3 -- "Качели"
Сконструировать и собрать качели для кукол (куклы ростом не более 20 см).
1. Качели должны быть устойчивы и не опрокидываться при сильном раскачивании -- допуск отклонения в обе стороны до 60 градусов.
2. Сиденье для кукол должно быть устроено так, чтобы кукла при раскачивании не выпадала.
3. Трение в подвижных соединениях должно быть возможно меньшим: качели должны делать не менее 6 качаний до полной остановки, если прекратить их раскачивание.
4. Желательно иметь устройство для раскачивания (в виде кнопки, рычага, рукоятки и т. п.), чтобы не толкать качели рукой.
5. При ослаблении гаек опоры качели не должны падать.
6. Качели должны быть просты по устройству и удобны в обращении.
Техническое задание 4 -- "Весы параллельные"
Сконструировать и собрать модель параллельных весов для взвешивания грузов с помощью гирь.
1. Весы должны быть такого размера, чтобы на них можно было взвешивать грузы весом до 1 кг.
2. Чашки весов должны сохранять горизонтальное положение при качании весов.
3. Чашки весов должны опускаться или подниматься при изменении веса на 20 г (чувствительность весов).
4. Весы должны иметь указатель равновесия чашек.
5. Желательно, чтобы чашки позволяли взвешивать не только твердые, но и сыпучие грузы.
6. Весы должны быть просты по устройству и удобны в работе.
7. На весах должно быть устройство для регулировки равновесия чашек (когда весы без груза).
8. Отклонение указателя равновесия чашек от нулевого положения должно быть тем больше, чем больше разница в весе грузов на чашках.
9. Весы должны быть прочны и надежны в работе.
10. Для изготовления весов можно применять не только детали "Конструктора-механика", но и простейшие материалы -- жесть, фанеру, проволоку, крышки от консервных банок и т. п.
Техническое задание 5 -- "Ветродвигатель"
Разработать конструкцию и собрать действующую модель ветродвигателя (чтобы он работал от ветра во дворе, от вентилятора в комнате).
1. Мачта ветродвигателя должна быть высотою не менее 500 мм.
2. Ветровое колесо или лопасти ветродвигателя должны быть такого размера, чтобы двигатель начинал работать при скорости ветра 1,5 м/с (скорость человека, идущего шагом).
3. Мачта должна иметь жесткую конструкцию -- не требовать растяжек из ниток, проволоки, шпагата и т. п.
4. Ветродвигатель должен иметь устройство, автоматически поворачивающее его против ветра, т. е. устанавливающее лопасти или ветровое колесо в наивыгоднейшее положение по отношению к направлению ветра.
5. Ветродвигатель должен быть устойчив (не опрокидываться при ветре до 5 м/с и иметь устройство для крепления каждой из точек опоры к фундаменту, например к деревянному основанию).
6. Желательно, чтобы движение (вращение) от вала ветродвигателя передавалось вниз к основанию мачты (ременная передача, вал, шестерни и т. п.) или на микродинамомашину.
7. Конструкция ветродвигателя должна быть настолько прочной, чтобы он мог проработать не менее 1 часа до первого ремонта.
* Вместо заключения *
Развивающие игры -- дело новое, оно нуждается в дальнейшем совершенствовании. Даже само название -- развивающие игры -- нас не вполне удовлетворяет, но другого придумать пока не удалось. А так хотелось бы, чтобы "имя" новых игр было кратким даже для малышей, образным, понятным и близким. Может быть, такое название родится в чьей-либо семье?
Конечно, хочется, чтобы и сама семья развивающих игр увеличивалась: ведь идея их позволяет придумывать новые варианты игр для развития самых разных человеческих способностей. Думаем, что такие игры появятся в семьях, но как собрать этот драгоценный опыт воедино? Обращаемся к читателям с просьбой, пожалуйста, выберите время, напишите нам, понравились ли вам и вашим детям новые игры, какие изменения вы предложили бы внести в них, какие трудности вы испытали и что нового вы внесли в игры, чтобы они стали интереснее и полезнее, какие новые варианты игр придумали?