Zane Middle School/Square wheel demonstration/tr
Özet
Bu proje norm olarak kabul edilebilecek şeyden bir adım uzaklaşıyor. Tekerlek normalde bir eksen etrafında dönen dairesel bir gövde olarak tanımlanır ve bunun günlük örnekleri daha kesin ve belirgin hale getirildiğinde, sorgulamaya yönelik katılaştırıcı bir kayıtsız yaklaşım miras alınabilir. Bunu çözmek için, Bahar 2016 ENGR 215 sınıfının talimatı doğrultusunda Alfa Ekibi olarak kare tekerleklerin bir gösterisini getiriyoruz. Birçok alternatiften biri olan bu gösteri, belirli bir kriter verildiğinde en yüksek puanı alarak en uygun olanı olarak kabul edildi. Aynı gösteri görsel ve matematiksel kavramlar kullanılarak açıklanabilir ve kapsamlı bir akademik açıklama derin matematik bilgisi gerektirse de, basit bir görsel model temel trigonometri ve geometri kullanılarak ifade edilebilir. Ek olarak, kare tekerlekler yaratıcılığın ve yenilikçi düşünce sürecinin güçlü bir gösterimini sağlar. Bu projenin amacı, 2016 okul yılında Zane Ortaokulu'nda sergilenecek ve ardından birçokları gelecek bir kare tekerlek sunumu oluşturmaktır. Bu proje, öğrencilere alışılmışın dışında düşünmeyi gösterirken, dünyaya bakmanın birden fazla yolu olduğunu göstermektir. Proje aynı zamanda matematiksel formüllerin ve denklemlerin bir araya getirilmesiyle, bu soyut düşünme biçiminin ardındaki bilimi de ortaya koyacak.
Arka Plan
Kare tekerlek, geleneksel dairesel bir şekle sahip olmak yerine, bir kare şekline dönüştürülmüştür. Bir kare tekerlek, eşit şekilde şekillendirilmiş ters zincir eğrilerinden oluşan bir ray üzerinde düzgün bir şekilde yuvarlanabilir. Zincir, bir ip veya zincirin iki destekli pozisyon arasında gevşek bir şekilde asılı görüldüğünde oluşan eğridir. San Francisco Exploratorium'da bu yönteme benzer bir tasarım vardır. Bitmiş projemiz, üzerinde iki kare tekerlek bulunan bir akstan oluşacak ve karenin her bir tarafı zincir eğri rayının uzunluğu kadar uzun olacaktır. Buradaki fikir, kare lastiklerin aksını ray ile aynı doğrultuda iterken lastiklerin eğrilerin üzerinden yuvarlanmasıdır. Bu gösteri için malzemeler, karton, ahşap, plastik veya pleksiglas gibi hemen hemen her şeyden yapılabilir. Zane Ortaokulu için yapılan gösteri için, tasarımcılar yukarıdaki birinci şekilde gösterildiği gibi kontrplak kullanmışlardır. Kare tekerleklerin performansı matematiksel kavramlar kullanılarak açıklanabilir. Kapsamlı bir açıklama derin matematik bilgisi gerektirse de, basit bir model veya gösteri temel trigonometri ve geometri kullanılarak açıklanabilir. Ayrıca kare tekerlekler yaratıcılığın ve yenilikçi düşünce sürecinin güçlü bir şekilde sergilenmesini sağlar.
Sorun Beyanı ve Kriterler
| Kriterler | Ağırlık | Tanım |
|---|---|---|
| Emniyet | 10 | Ortaokul çağındaki çocukların yıllarına dayanacak şekilde tasarlanmalıdır. Bitmiş proje geniş bir yaş aralığı için güvenli olmalıdır. |
| Maliyet | 9 | Tüm tasarımın tahmini maliyeti 100 dolardan az olmamalıdır. |
| Taşınabilirlik | 8 | Sunumun boyutu, şekli ve ağırlığı göz önüne alındığında Arcata'dan Eureka ve Fortuna'ya taşınabilmesi ve gerekli boyutların müşteri tarafından belirlenmiş olması (2 inç x 2 inç x 3 inç) gerekmektedir. |
| Estetik Olarak Hoş | 6 | Tasarımın profesyonel görünmesi gerekir. |
| Eğitimsel Değer | 5 | Tasarım ziyaretçilere eğitici bir deneyim sunmalıdır. |
| İnşaat Süresi | 7 | Son tasarım, ders müfredatında belirtilen sürede inşa edilmeli ve birleştirilmelidir. |
Final projesinin tanımı
Son tasarımın adı "Mono-Wheel"dir. Zane Ortaokulu için yaratılan bu tasarım, hem tasarımcılar hem de müşteri için tüm kriterleri ve malzeme ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Bu tasarım diğerlerinden farklıdır çünkü en düşük bakım miktarıyla uzun ömürlü olma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, bu tasarım Zane Ortaokulu'ndaki öğrenciler için daha fazla uygulamalı, etkileşimli katılım sağlarken en güvenli seçeneklerden biri olmaya devam etmektedir. Tam sergi, birbirine paralel duran karşılık gelen tekerleklerle iki ayrı ancak aynı pistten oluşmaktadır. Bu tasarım, öğrencilere sergiyle etkileşime girmeleri için daha fazla fırsat sağlarken, aynı zamanda iki tekerleği birbirleriyle yarışma seçeneği de sunacaktır.
Bu projedeki tekerlekli bileşen iki kare tekerlek ve bir akstan oluşur. Tekerlekler her iki tarafta 8 inçtir (müşterinin isteği üzerine) ve kalınlıkları ¾ inçtir. Bu kare tekerleklerin ortasında, aksı içine alan plastik bir PVC boru bulunan ahşap bir aks bulunur. Bu, kullanıcı tekerlekleri zincir şeklindeki ray boyunca yuvarlarken aksın serbestçe dönmesini sağlar. Tekerlekler ve aks mekanizması 3 inçlik ahşap vidalar kullanılarak birbirine bağlanmıştır.
Ray, yerel kereste deposundan satın alınan sedir kerestesinden yapılmıştır. Tekerleklerin üzerinde yuvarlanması için kullanılan ray sistemi, 2 paralel raydan (her tekerlek için bir tane), tekerlekleri ray üzerinde tutmak için tekerleklerin iç tarafında bir kılavuz raydan, tüm bileşenleri birbirine tutturmak için bir taban tahtasından ve destek için ahşap çapraz elemanlardan (tren rayları gibi) oluşur. Katenarların boyutları bir kağıt parçasına basılmış ve kesilmeden önce sedir ağacına çizilmiştir. 45 derecelik açılar bir açıölçer ve cetveller kullanılarak çizilmiştir. Her şeyi birleştirmek için 3 inçlik vidalar kullandık. Bitmiş tasarım boya ile kaplanmıştır, bu nedenle hava koşullarına ve küfe karşı dayanıklıdır. 5 fitlik bir masanın üzerinde gösteriye uyması için müşteri tarafından kriterler talep edilmiştir. Genel tasarım yaklaşık 30 ila 40 pound ağırlığındadır ve iki kişinin taşımasını gerektirir.
Video
Bakım
Bu tasarımın bakımı nispeten basittir, çünkü tüm proje ekstra bir koruma katmanı için ahşap bir kaplama ile kaplanacak ahşaptan yapılmıştır. Bu proje her yerde saklanabilir ve yine de kullanım ömrünü koruyabilir. Ayrıca, yıllar içinde herhangi bir yıkıcı hasar olması durumunda, tamamen monte edilmiş olacak ve bu tasarımı müşteri için neredeyse bakım gerektirmeyecek şekilde ekstra bir tekerlek seti sağlayacağız.
Ekip, bir aks kırılması durumunda müşteriye fazladan bir aks ve kalan sprey boya sağlayacaktır. Pistin kirlendiğinde tozunun alınması ve temizlenmesi gerekecektir ve boyanın zaman zaman yeniden uygulanması gerekebilir. Tasarım sağlamdır ve çok fazla ekstra veya özel bakıma ihtiyaç duymamalıdır.
Maliyetler
| Malzeme | Fiyat | Miktar |
|---|---|---|
| 2"X12"X12' | 50,00 ABD doları | 1 |
| Aks | Geri Dönüştürülmüş Malzeme (Bağışlanmış) | 1 |
| Vidalar | Bağışlandı | 20 |
| PVC Boru | Bağışlandı | 1 |
| Boyamak | $15.00 | 1 |
| Toplam | $65.00 | 24 |
Olası Alternatif Malzemeler
Alfa Takımı, ray ve tekerlekler için ahşap, kılavuz ray sistemi için ise pleksiglas kullanmayı tercih etti.
nasıl yapılır
Gerekli Malzemeler:
- Bir adet 2"X12"x20' (1)
- Wooden Dowel (1)
- PVC Pipe (1)
- 3" Wood Screws
- Paint
- Plexi Glass wood (1/2 thick) approximately 9 feet needed
How to Build:
Step 1: Build wheel and axel: Make two 8-inch squares out of wood (use a board that is between 3/4" and 1" thick). Attach 12" wooden dowel perpendicular to the wood but perfectly in the center of the square to act as an axel. Next, attach to one of the squares with a 3" screw. Slip PVC pipe (at least 1" in length) over the dowel, make sure there is room between wooden dowel and the PVC pipe so wooden axel can rotate within the PVC pipe. Lastly attach second 8" square with a screw to the other end of that mechanism
Step 2: Trace out track: Use geometry section to calculate the height, length, and thickness of catenaries. Once you know the size of wheel, you can determine the size of catenaries and start building the track. Print and cut out catenary shape on computer. Once the Catenaries (or Arc) is cut out you can start tracing it on to the 2"x12"x4.5'. Measure a straight line 5" from the bottom of the wood (this 5" line the where all the angles and arcs sit on top). Next draw a 45-degree line from on the top corners through the 5" line. Once your line is straight you can start tracing around the piece of paper with your arcs on it. Start the Arcs at the point where your 45-degree line intersects with the 5" line you made to insure everything straight. After you made your desired number of arcs draw another 45-degree line, opposite from the first one that was made. Repeat this whole process on a second piece of wood.
Step 3: Cut out Track: Use a jig saw to take of any extra pieces of wood to make sanding the arcs easier. Use a random orbital sander to sand and cut out arcs. We found out it is easier to sand it into perfection opposed to cutting it because a sander is more lenient towards mistakes and a sander will make the curves smooth which will make the wheels roll easier. Make sure to get as close to the traced line as possible without sanding over the line. Once both pieces of track are cut out you are ready to put everything together.
Step 4: Assemble Track: Using another 2"x12"x4.5' for your baseboard sandwich the guide track in between the baseboard and outer track. Do this for the other side too. After use a big clamp to clamp everything together. From there start drilling 3" screws into all tracks eventually screwing together all wooden pieces
Step 5: Attach Support Pieces: Cut out 6-12" pieces of wood to screw in between the tracks adding further stabilization and durability.
Step 6: Finishing and Paint: Once everything is attached together you can sand out any imperfections or sharp edges so nobody gets splintered or cut. Next, paint track and wheels however way you want. The paint will add years to the project, also cover any imperfections.
Takım Üyeleri
Referanslar
- http://www.instructables.com/id/Kare-Tekerlek/
- "Tarih, Seyahat, Sanat, Bilim, İnsanlar, Yerler | Smithsonian." (nd). Tarih, Seyahat, Sanat, Bilim, İnsanlar, Yerler | Smithsonian, < http://www.smithsonianmag.com/science-nature/a-salute-to-the-wheel-31805121 >
- Basalla, G. (1995). Teknolojinin evrimi: George Basalla. Cambridge University Press, Cambridge.
- "Kare Tekerlekler." (2012). Discovery, < http://www.discovery.com/tv-shows/mythbusters/videos/square-wheels/ >