Projet de découpe laser voiture de musique à vapeur avec LaserMaker

Dans ce projet de mécanisme STEAM, les élèves conçoivent et construisent une voiture musicale à l'aide de LaserMaker, d'une machine de découpe laser et d'un mouvement de boîte à musique. La leçon relie dessin à la main, la conception de la carrosserie, le placement des trous, la conception des engrenages, la découpe au laser, l'installation du mouvement, le maillage des engrenages, l'assemblage et les tests.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les élèves dessineront une idée de voiture, prépareront une carrosserie découpée au laser dans LaserMaker, modifieront la structure de la voiture pour un mouvement de boîte à musique, ajouteront des trous d'installation et des roues dentées, découperont au laser les pièces, assembleront le modèle et testeront comment le mouvement de la boîte à musique et les engrenages arrière fonctionnent ensemble.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les étudiants doivent utiliser la découpeuse laser uniquement sous la direction de l'enseignant ou du superviseur de laboratoire. Avant de couper, vérifiez l'emplacement du matériau, la distance focale, les paramètres de couche et les chemins de coupe. Pendant l'assemblage, gardez les doigts à l'écart des engrenages en mouvement et serrez le mouvement de la boîte à musique seulement après que les trous sont alignés.

3. Contexte du projet: De la boîte à musique à la voiture de musique

Une boîte à musique est un petit appareil mécanique qui joue de la musique lorsque son mouvement est alimenté par un ressort ou une manivelle. Dans ce projet, les étudiants utilisent ce mécanisme d'une nouvelle manière: au lieu de placer le mouvement à l'intérieur d'une boîte seulement, ils l'installent à l'intérieur d'une carrosserie de voiture découpée au laser.

Le défi de conception est de faire en sorte que la carrosserie de la voiture, le mouvement de la boîte à musique et les roues dentées s'emboîtent. Les élèves doivent réfléchir à l'endroit où l'arbre d'enroulement doit passer à travers le corps, où le trou de vis doit aller, et comment la roue dentée arrière doit engrener avec l'engrenage installé sur le mouvement de la boîte à musique.

4. Questions de réflexion avant la classe

Avant d'ouvrir le logiciel, les enseignants peuvent guider les étudiants avec de courtes questions de révision et de conception.

5. Préparation avant la classe

Demandez aux élèves de dessiner la voiture qu'ils imaginent sur papier, en utilisant la même idée générale de la leçon précédente Inventeur de voiture. Le dessin doit être suffisamment clair pour supporter une carrosserie de voiture découpée au laser.

6. Lesson Procedure

6.1 Concevoir la carrosserie de la voiture

Dans LaserMaker, concevez les pièces de voiture en vous référant au flux de travail précédent Car Inventor. Les élèves peuvent utiliser leur voiture dessinée à la main comme point de départ visuel, puis préparer la carrosserie, les positions des roues et les pièces d'assemblage pour la découpe au laser.

Parce que ce projet ajoute un mouvement de boîte à musique, réduisez la production d'une plaque de soudage de la structure originale de la voiture. Cela laisse de la place pour le mouvement et aide l'assemblage à correspondre à la conception mise à jour.

6.2 Ajouter des trous pour le mouvement Music Box

Sur un côté de la carrosserie, tracez les trous nécessaires au mouvement de la boîte à musique. Le flux de travail source utilise un trou de 7mm pour la position d'enroulement et un trou de 3,1mm pour la position de vis.

La distance entre ces trous doit être basée sur la distance réelle entre l'arbre d'enroulement et la position de la vis du mouvement de la boîte à musique. Les élèves devraient mesurer le mouvement avant la coupe finale.

6.3 Ajouter des roues d'engrenage

Cliquez sur Galerie dans le menu LaserMaker, sélectionnez le graphique d'engrenage et faites-le glisser sur l'espace de travail. Copiez et collez l'engrenage jusqu'à ce qu'il y ait trois engrenages. Ces engrenages sont utilisés comme pièces de roue arrière et de mouvement d'entraînement de la voiture de musique.

Changer le diamètre du trou central d'un engrenage à 4,60mm Cet engrenage sera installé sur la position d'enroulement du mouvement de la boîte à musique, de sorte que la taille du trou doit correspondre à la partie du mouvement utilisée en classe.

6.4 Paramètres de traitement laser réglés

Une fois la carrosserie, les trous et les engrenages terminés, vérifiez les paramètres de la couche et l'ordre de traitement. Assurez-vous que les lignes de coupe, les lignes de gravure et les caractéristiques des trous sont assignées aux bons calques avant d'envoyer le fichier à la découpeuse laser.

7. traitement de laser

Importez le fichier de conception terminé dans la machine de découpe laser pour le traitement. Avant de commencer le travail, ajustez soigneusement la distance focale pour réduire le risque de coupe incomplète.

8. épissage et assemblage

8.1 Assembler la carrosserie de la voiture

Assemblez la voiture selon les étapes d'épissage Car Inventor. Pour cette version de voiture de musique, n'installez pas la roue arrière originale à ce stade. Fixez la plaque de soudage à l'avant, comme indiqué dans le flux de travail source.

8.2 Installer le mouvement Music Box

Retirez la poignée à ressort du mouvement de la boîte à musique. Insérez le mouvement à travers le trou rond de 7mm, alignez le trou de la vis avec le trou de 3,1mm et serrez la vis pour sécuriser le mouvement.

8.3 Installer l'engrenage de mouvement

Installez l'engrenage avec le trou central de 4,60mm à la position du ressort du mouvement de la boîte à musique. Ensuite, réinstallez la poignée à ressort pour que le mouvement puisse encore être enroulé et testé.

8.4 Installer la roue dentée arrière

Utilisez l'engrenage de 3,1mm comme roue arrière. Installez-le à l'arrière de la voiture avec un petit bâton en bois. Lors de l'installation, assurez-vous que l'engrenage arrière et l'engrenage du mouvement s'engrènent correctement.

9. Tester, déboguer et améliorer

Après l'assemblage, enroulez le mouvement de la boîte à musique et observez si les engrenages se déplacent en douceur. Si la connexion de l'engrenage est trop serrée, trop lâche ou mal alignée, les élèves doivent ajuster l'installation avant de répéter les tests.

10. Comment fonctionne la voiture de musique

Le mouvement de boîte à musique comprend une source d'énergie, un cylindre rotatif, une plaque sonore, une plaque de base et une structure de transmission. Lorsque le mouvement est enroulé, le ressort entraîne le cylindre. Les épingles sur le cylindre pincent les dents métalliques de la plaque sonore, créant des notes de musique.

Dans la voiture de musique, les élèves ajoutent également des engrenages pour explorer le transfert de mouvement. L'engrenage connecté au mouvement interagit avec la roue dentée arrière, de sorte que les élèves peuvent observer comment la rotation, le contact de l'engrenage et l'alignement affectent le modèle fini.

11. Conseils de pratique et d'enseignement en classe

11.1 Flux de travail des étudiants

11.2 Suggestions de l'enseignant

12. Réflexion et évaluation

12.1 Questions de réflexion

12.2 Évaluation des élèves et des pairs

Les élèves peuvent évaluer leur propre travail et donner des commentaires basés sur la créativité, le processus technique, l'effet artistique et la collaboration.

13. Projet terminé et partage

À la fin de la leçon, les élèves peuvent présenter leurs voitures de musique, expliquer comment ils ont conçu la carrosserie, où ils ont placé le mouvement de la boîte à musique et comment les engrenages fonctionnent ensemble. Les enseignants peuvent inviter les étudiants à comparer quels modèles sont créatifs, bien assemblés, lisses en mouvement et visuellement complets.

14. Le défi de l'extension

Après avoir terminé la voiture de musique de base, les étudiants peuvent redessiner la carrosserie de la voiture, agrandir la structure, ajuster le placement de l'engrenage ou tester différentes tailles d'engrenages arrière. Ils peuvent également ajouter une décoration gravée, des fenêtres, des noms, des motifs ou un style de carrosserie thématique pour rendre la voiture plus personnelle.

Pour un défi de mécanisme, les élèves peuvent comparer différentes configurations d'engrenage et observer comment le contact d'engrenage, la friction, la taille de la roue et le poids de la voiture affectent la vitesse et la qualité du mouvement.

15. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et la gravure des matériaux de feuille pour de petits projets de fabricant et de mécanisme. Pour les écoles et les laboratoires de vapeur de débutant, des projets comme des voitures de musique, des véhicules de vitesse-roue, des modèles de boîte à musique, et des activités de LaserMaker de débutant peuvent être accomplis avec un coupeur de laser de salle de classe tel queSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, des besoins de supervision des élèves, de l'épaisseur du matériau, de la taille du projet, des dimensions du mouvement de la boîte à musique et de la configuration de la ventilation. Les élèves doivent toujours tester les paramètres, vérifier la mise au point et suivre les règles de sécurité laser de l'école avant la découpe finale.