Page 5 - Making things move_ DIY mechanisms for inventors, hobbyists, and artists

iv Making Things Move

Material Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Ceramics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Polymers (Plastics) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Composites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Semiconductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Biomaterials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Project 2-1: Different Diving Boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3 Screw It or Glue It: Fastening and
Joining Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Nonpermanent Joints: Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Screws, Bolts, and Tapped Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Project 3-1: Drill and Tap a Hole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Nuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Washers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Nails and Staples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Retaining Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Permanent Joints: Glues, Rivets, and Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Adhesives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Welding, Brazing, and Soldering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4 Forces, Friction, and Torque (Oh My!) . . . . . . . . . 73
Torque Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Project 4-1: Estimate the Coefficient of Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Reducing Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Free Body Diagrams and Graffiti Robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
How to Measure Force and Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Measuring Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Measuring Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Project 4-2: Measure Motor Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5 Mechanical and Electrical Power, Work,

and Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Mechanical Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Electrical Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98