Творческий проект на городскую олимпиаду школьников по технологии.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ЛИЦЕЙ №2.

Ветер подует - дятел застучит

(модель кривошипно-шатунного механизма).

Творческий проект с элементами исследования по направлению «Технология. Технический труд».

 Выполнил: Алексеев Максим,

                                       ученик 7в класса.

                                                       Руководитель: Писковитин

                                                 Александр Васильевич,

                                                          учитель технического труда.

г. Сургут 2014г.

Содержание:

I. Введение

1. Аннотация проекта……………………………………………… 4

2. Исследовательская часть……………………….........................  4-5

3. Обоснование необходимости проекта………………………...   5

4. Цели и задачи проекта…………………………………………    6

5. Требования к изделию…………………………………………    6

6. Выбор материала и оборудования…………………………….7-8

II. Технологическая часть

1. Пояснительная записка ……………………………………    9-10

2. Технология изготовления…………………………………    10-11

III. Экономическая часть.

1. Экономическое обоснование проекта …………………….  10-11

2. Экологическая и эстетическая оценка……………………….…11

IV. Заключение.

1.Испытание готового изделия…………………………………     11

2. Реклама изделия…………………………………......................   12

3. Выводы по проекту……………………………………………..  12

V. Используемая литература…………………………………    12-13

V1. Приложение……………………………………………………. 14

8

7

6

5

4

	3

 

Рис. 1

1.     Основание.

2.     Дерево (рабочая зона).

3.     Ветряной двигатель.

4.     Вал.

5.     Опора.

6.     Кривошип.

7.     Шатун.

8.     Дятел (поршень).

1. Введение

1.     Аннотация проекта.

   Творческий проект модели кривошипно-шатунного механизма воплощённый в игровую модель «Ветер подует – дятел застучит» показывает, как можно использовать передаточные механизмы в учебных, бытовых и игровых целях.

   При прохождении учебной программы в школе по изучению станков и механизмов, встречаются темы, где желательно демонстрировать механизмы передачи движения между отдельными частями наглядно, для лучшего усвоения материала. Кривошипно-шатунный механизм является наиболее распространённым в автомобилестроении. Понимание его принципиальной работы для нас мальчишек, является особо значимым, так как все мы хотим иметь личные автомобили. На них нужно не только безопасно ездить, но и знать их устройство для надежной и безопасной эксплуатации. Моя модель игровая, но на её примере можно продемонстрировать не только применение кривошипно-шатунного механизма в технике, но и в быту, при создании игрушек, различных приспособлений для бытовых нужд.

2.     Исследование истории создания КШМ (кривошипно-шатунного механизма).

   Стоило кому-нибудь изобрести кривошипно-шатунный механизм, как новинка тут же забывалась на века и потом собиралась с нуля совсем другими людьми. Первым создателем стал некий Марк Аврелий Аммиан, живший в III веке в римском городе Иераполе. В сопроводительной инструкции на саркофаге Марк был назван «хитроумным выдумщиком колес со сноровкой Дедала». Можно было бы посчитать эту надпись запоздалой лестью, если бы рядом не красовался чертеж водяного колеса, приводящего в действие пилораму, – первого в истории КШМ. Но развития идея не получила, а на месте Иераполя потом возникла Турция, и Аммиана забыли. На смену ему лишь в XII веке пришел «арабский Леонардо» – Исмаил аль-Джазари. Состоя на службе у сельджукских правителей, он написал трактат с коротким по восточным меркам названием – «Книга познания хитроумных механических приспособлений». В трактате он описал, как своими руками собрать, к примеру, кодовый замок, музыкальный автомат, движущегося слугу и водяные часы. Так что кривошипно-шатунный механизм, который аль-Джазари положил в основу насоса и прочих игрушек, был даже не самым сложным из его творений. Потом, как обычно, пришли монголы и вырезали цивилизацию сельджуков. Так что КШМ пришлось изобретать заново. В 1474 году инженер Франческо ди Джорджо наконец-то додумался собрать на его основе токарный станок, но отцом изобретения Википедия все равно считает не его, а ушлого Джеймса Пикарда из Бирмингема. Но лишь потому, что тот в 1870 году первым догадался запатентовать вещь, трижды изобретенную до него.

3.    Обоснование необходимости проекта.

   При изучении в школе на уроках технологии раздела «Машиноведение» приходится сталкиваться с механизмами передачи движения. И если для демонстрации многих распространённых механизмов (винт – гайка, ременная передача,  зубчатая и т.д.) доступны плакаты, оборудование мастерских, то для наглядности кривошипно-шатунного механизма мало возможностей. Основное использование этого механизма в ДВС  (двигателе внутреннего сгорания) и не во всякой школе есть плакаты и модели по принципиальной работе КШМ.

   Я решил исправить этот недостаток и дополнил принципиальную схему игровой моделью «Ветер подует дятел – застучит», в которой используется кривошипно-шатунный механизм. В отличие от классической схемы, где движение задаётся поршнем, в модели движение начинает ветряной двигатель и передает его через кривошип и шатун дятлу-поршню.

4.    Цели и задачи проекта.

     При работе над данным проектом я ставил перед собой следующие цели и задачи, которые определяли мои действия и продвигали по намеченному пути.

   Цель: изготовить оригинальную, красивую, действующую модель, в которой используется кривошипно-шатунный механизм для передачи движения.

Задачи:

-развивать умения и навык, в проектировании многодетального изделия;

-изучить историю создания КШМ;

-совершенствовать приёмы ручной обработки древесины;

-научиться делить  окружности на необходимое количество равных частей;

-развивать умения в работе на компьютере при оформлении проектной документации.

5.    Требование к изделию.

Функциональность – игровая модель «Ветер подует – дятел застучит» может использоваться как демонстрационная на уроках технологии, а также как игровая в детском саду или начальной школе.

 Компактность – модель небольшая по габаритам, лёгкая, свободно транспортируется.

    Простота изготовления – основные детали выпилены лобзиком из фанеры, что довольно просто. Изготовление кривошипа, вала и шатуна также не представляет большого труда.

   Оригинальность конструкции – несмотря на простоту, модель оригинальна по содержанию замысла и исполнению;

   Безопасность – конструкция безопасна как по применению конструкционных материалов и их отделке, так и по применению;

   Эстетичность – считаю, что моя модель «Ветер подует – дятел застучит» красиво смотрится, чему сопутствует не только наличие древесины в основных деталях, а также лакирование и декоративная отделка древесных поверхностей.

5. Выбор материала и оборудования.

   Материалом для модели «Ветер подует – дятел застучит» послужила древесина, в основном обрезки фанеры толщиною 6;10 мм. Для вала 4 и шатуна 7 рис.1 применена стальная проволока, для кривошипа 6 использовался алюминий (можно заменить другим металлом). Кроме того понадобились стандартные гайки М5 – 4шт. и болт М4х16 с гайкой М4. Для колеса ветряного двигателя желательно наличие СТД.

   Оборудование:

- станок типа СТД с инструментами для точения;

- станок сверлильный;

- верстак столярный;

- тиски слесарные;

- электровыжигатель.

   Инструменты:

 - разметочный (линейка, угольник, циркуль);

 - лобзик ручной;

 - ножовка;

 - шаблон дятла, дерев;

 - напильники;

 - свёрла Ø 4 и Ø8;

 - молоток;

 - пассатижи.

    Отделочные материалы:

  - бумага наждачная;

  - поролон для имитации травы;

  - клей ПВА, лак НЦ и ПФ, кисточка.

Схема работы кривошипно-шатунного механизма.

   В игровой модели «Ветер подует - дятел застучит» показано использование кривошипно-шатунного механизма. В отличие от классической схемы, где движение задается поршнем на двигатель, в модели движение начинает ветряной двигатель и передает его через кривошип и шатун дятлу-поршню.              Модель может использоваться на занятиях технологии при изучении раздела «Машины и механизмы» в 8-м классе как демонстрационная.

  На основе данной модели можно изготовить всевозможные «трещетки» на дачном участке для отпугивания сельскохозяйственных вредителей (кротов и землероек), которые боятся шума.

II. Технологическая часть.

1.   Пояснительная записка.

   Игровая модель КШМ проcта по использованию ручных операций обработки древесины и металла, сборки и отделки. Однако, всякое изделие, конструкция, для воспроизведения, понятия технологии выполнения, требует пояснения. Автор опирается на рисунок 1.

- Дерево(2), дятел(8) изготавливались по шаблону из фанеры S4, с применением ручного лобзика;

-  основание (1) сделано из фанеры S10, его размеры и форма могут варьироваться по усмотрению автора;

- ветряной двигатель, (3), (колесо с лопастями) изготавливается на СТД  (цилиндр можно изготовить и вручную);используется 6 лопастей (можно увеличить их количество);

- дерево, опоры крепятся к основанию при помощи щипов и клея;

- кривошип (6) изготовлен из алюминия можно сделать и из фанеры, что гораздо проще, но менее надёжно и прочно;

- вал (4) выполнен из проволоки ϕ5 с нанесением резьбы М5 с обеих сторон для крепления к ветряному двигателю и опорам;

-шатун (7) сделан из проволоки ϕ4;

-все расчёты по конструкции и сборке производились опытным путём, в процессе реализации проекта;

- все деревянные детали конструкции шлифуются перед сборкой;

-после сборки изделия на шипах, клее, резьбе, шплинте, производится окончательная отделка;

- имитация травы сделана из кусочков окрашенного паралона;

- для дятла и дерева использовано выжигание;

- вся конструкция покрывается лаком НЦ, после высыхания и частичной зачистки все деревянные детали покрываются вторым слоем лака ПФ.

   2.Технология изготовления.  Описанная в пояснительной записке технология изготовления, сборки и отделки модели «Ветер подует – дятел застучит» будет не полной без графической документации отдельных деталей конструкции. Шаблоны дятла (8), дерева (2), чертежи основания (1), двигателя (3), кривошипа (6), шатуна (7) представлены автором в приложении проекта.

III. Экономическая часть.

1.     Экономическое обоснование проекта.

   Современная жизнь диктует свои жёсткие условия – любая продукция должна быть оценена, невзирая, на её предназначение. Моя модель КШМ  любительская. При её изготовлении я меньше всего думал о материальной составляющей – мне был интересен сам процесс изготовления и его конечный результат. Тем не, менее привожу упрощённые экономические расчёты моего изделия.

  Цену продукта определяет себестоимость и предполагаемая прибыль от реализации. В себестоимость входят все затраты на производство изделия (стоимость материалов, энергозатраты,  отчисления в пенсионные фонды, транспортные расходы, зарплата работников и др.).

- Стоимость древесины составляет примерно 30 рублей (Ц1).

- Амортизация станков и энергозатраты невелики, я их не учитываю.

- Металлические детали сделаны из отходов, я их не оцениваю.

- Болт гайка М4, гайки М5 стоят 20 рублей (Ц2).

- Лака и клея израсходовано на 30 рублей (Ц3).

- Свою работу я оцениваю в 200 рублей.

   Таким образом, себестоимость изделия составляет:

Ц1+Ц2+Ц3+З =30+20+30+200=280 рублей.

Я оценил своё изделие в 300 рублей.

   Отсюда предполагаемая прибыль будет равна: П = Ц - с/с=300-280=20 рублей. Конечно это небольшая прибыль, но учитывая, что изделие носит индивидуальный характер, сделано больше для души, чем для продажи, меня это устраивает.

2.     Экологическая и эстетическая оценка.

    Экологическая составляющая моего проекта очевидна. Изделие выполнено из бытовых и производственных отходов. Это позволяет утверждать, что я принял участие, пусть и небольшое, в их утилизации.

   Моё изделие безопасно для окружающей среды по используемым материалам, а также в применении модели в быту.

IV.          Заключение.

1.     Испытание готового изделия.

 Любое изделие, конструкция перед началом эксплуатации должно пройти испытания на предмет функциональности, надёжности и безопасности. Это необходимо для уверенности в успешном завершении проекта. В противном случае проект требует доработки.

    Я демонстрировал свой проект товарищам, учителю физики и учителю технологии. И получил от них положительную оценку. Но особо хочу отметить восприятие модели учениками младших классов, которым пока не интересен  КШМ, но очень понравилась модель, в общем, её работа.

   Ещё интересен один момент в испытании. Почему - то все зрители пытались привести в движение ветряной двигатель, дуя на лопасти. Это хорошо в смысле развития дыхательных органов, о чём я и не думал в процессе проектирования.

2.     Реклама изделия.

  Для успешной реализации продукции немаловажным является его реклама. Я презентовал  свою модель КШМ «Ветер подует - дятел застучит» товарищам, учителям, учащимся младших классов. Интерес был большой, у каждой возрастной группы свой. Для кого-то это особенности конструкции, применение на практике. А для некоторых – просто красивая игрушка, действующая и привлекательная.

      3. Выводы по проекту.

   По моему мнению, работа над проектом «Ветер подует - дятел застучит» не прошла даром. Поставленные цель и задачи достигнуты, о чем говорят мои личные выводы, отзывы учителей и товарищей, востребованность изделия на уроках технологии, выставках. Мною создано красивое оригинальное изделие, которое радует глаз и может использоваться по прямому назначению. Я принял, пусть небольшое, но участие в сохранении окружающей среды, утилизируя бытовые отходы, найдя им полезное применение.

   Работая над проектом, я получил удовлетворение непосредственно от процесса творчества, а также от его результата. Полученные умения и навыки при проектировании положительно скажутся на моей дальнейшей трудовой деятельности.

V.  Используемая литература.

1. Справочник по трудовому обучению. 5-7 класс. Под редакцией И.А. Карабанова – М.: Просвещение, 1997.

2.Технология. Трудовое обучение. 5-9 классы. Под редакцией В.Д, Симоненко – М,:  «Вента-Граф», 2000.

3.Технология. Технический труд. 6, 7 классы: учеб. Для общеобр. учреждений  Е.С. Глозман и др.: под ред. Ю.Л. Хотунцева,  Е.С. Глозмана. – 4-е изд., испр. - М.: Мнемозима, 2012.

4. Технология обработки древесины. 5-9 класс. Под ред. И.А. Карабанова. – М.: Просвещение, 2000.

5. Технология: 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. 2-е изд. перераб.; под ред. В.Д.Симоненко. – М.: Вента-Граф, 2012.

6. Черчение. Под ред. В.В. Степаковой. - М.: Просвещение, 2007.

7. А.Д. Ботвинников и др. Черчение. Учебник для 7-8 классов. М.: «Издательство Артель» «АСТ», 2009. Рекомендовано МО РФ

Приложения

 

	2