Ⅰ 求問有什麼比較簡單容易用電機控制的機械結構可以實現豎直運動的
一般這種情況都用步進電機加絲桿,普通電機不行,無法定位。
Ⅱ 門窗中滑桿是幹嘛用的
平開上懸門窗五金件。門窗中的滑桿是一種用於平開上懸門窗五金件的傳動器,包括一固定不動的定桿,一與定桿疊合並可相對於定桿滑動的滑桿及其傳動裝置
Ⅲ 螺桿式製冷壓縮機的潤滑裝置是怎樣的,它有哪些作用
螺桿式製冷壓縮機一般採用噴油式壓力潤滑,即在壓縮機工作過程中,通過油泵將油噴射至兩螺桿工作部位及其他需潤滑的部位。其作用有以下四個方面:
(1)使轉子及其他運動機件不發生干摩擦,減少了磨損,提高了零部件的使用壽命。
(2)帶走了壓縮過程中所產生的壓縮熱,降低了排氣溫度,可將排氣溫度控制在80℃以下,並可起到防止機件受熱變形的作用。
(3)用油膜封閉轉子間的間隙,減少了內部的泄漏量,增大了壓差和壓縮比,提高了工作效率。
(4)有效地降低了機械雜訊。
Ⅳ 機械運動中的桿杠原理具體怎麼解釋
簡單機械
凡能夠改變力的大小和方向的裝置,統稱「機械」。利用機械既可減輕體力勞動,又能提高工作效率。機械的種類繁多,而且比較復雜。根據伽利略的提示,人們曾嘗試將一切機械都分解為幾種簡單機械,實際上這是很困難的,通常是把以下幾種機械作為基礎來研究。例如,杠桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面、螺旋、劈等。前四種簡單機械是杠桿的變形,所以稱為「杠桿類簡單機械」。後三種是斜面的變形,故稱為「斜面類簡單機械」。不論使用哪一類簡單機械都必須遵循機械的一般規律——功的原理。
杠桿
用剛性材料製成的形狀是直的或彎曲的桿,在外力作用下能繞固定點或一定的軸線轉動的一種簡單機械。其上有支點(用O表示),動力(F)作用點,阻力(W)作用點,杠桿的固定轉軸就是通常所說的「支點」,從轉軸到動力作用線的垂直距離叫「動力臂」,從轉軸到阻力作用線的垂直距離叫「阻力臂」。上述就是通常所講的三點兩臂。由於杠桿上三點的位置不同,即產生不同的受力效果。
杠桿原理
亦稱「杠桿平衡條件[1]」。要使杠桿平衡,作用在杠桿上的兩個力(動力和阻力)的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂,用代數式表示為 F1· L1=F2·L2 簡單機械
式中,F1表示動力,L1表示動力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。從上式可看出,欲使杠桿達到平衡,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。在使用杠桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿;如欲省距離,就應該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力,也可以省距離。但是,要想省力,就必須多移動距離;要想少移動距離,就必須多費些力。要想又省力而又少移動距離,是不可能實現的。
動力
任何機械,不論是簡單的還是復雜的,在工作時,總要受到兩種力的作用:一種是推動機械的力叫作「動力」動力是使杠桿轉動的力。另一種是阻礙機械運動的力叫作「阻力」阻力是阻礙杠桿轉動的力。動力可以是人力,也可以是畜力、風力、電力、水力、蒸汽壓力等,阻力除了我們要克服的有用阻力之外,還有一些是不可避免的無用阻力。
作用線
通過力的作用點沿力的方向所引的直線,叫作「力的作用線」。
動力臂
從支點到力的作用線的垂直距離叫「力臂」。從支點到動力的作用線的垂直距離L1叫作「動力臂」;從支點到阻力的作用線的垂直距離L2叫作「阻力臂」。如果把從動力點到支點的棒長距離作為動力臂,或把從阻力點到支點的棒長距離作為阻力臂,這種認識是錯誤的。這是因為對動力臂和阻力臂的概念認識不清所致。
阻力臂
見動力臂條。
轉動軸
轉動是常見的一種運動。當物體轉動時,它的各點都做圓周運動,這些圓周的中心在同一直線上,這條直線叫做「轉動軸」。門、窗、砂輪、電動機的轉子等都有固定轉軸,只能發生轉動,而不能平動。幾個力作用在物體上,它們對物體的轉動作用決定於它們的力矩的代數和。若力矩的代數和等於零,物體將用原來的角速度做勻速轉動或保持靜止。
三類杠桿
對杠桿的分類一般是兩種方法。第一種是以支點、阻力點和動力點所處的位置來分的;另一種是按省力或費力來區分的。無論怎樣來劃分,總離不開省力、費力、不省力也不費力這幾種情況。 簡單機械
機械利益
表示機械省力程度的物理量。機械雖然絕對不能省功,但可以省力。使機械作功的力稱為「動力」(F),阻礙機械作功的力稱為「阻力」(P)。使用機械的目的,在於使用很小的動力而與阻力平衡。所謂機械利益(A),就是機械的有用阻力(P)跟動力(F) 小於1。 機械利益>1時,省力費時,凡省力的機械,其機械利益必大於1。例如,獨輪車、鉗子、起子、省力的杠桿等都是省力的機械。機械利益=1時,不省力,也不費力。例如物理天乎。機械利益<1時,費力省時,例如竹夾、火鉗等。機械利益是由實際測得的有用阻力和動力的大小所決定。由於機械潤滑情況的不同,在克服同樣的有用阻力時,亦有所不同。機械潤滑得不好,無用阻力大,需要動力也大,機械利益就小些;機械潤滑得好,無用阻力小,需要的動力也小,機械利益就大些。新生產出的機器需要磨合,汽車出廠要用上一段時間,目的是使其摩擦阻力減小。但機器陳舊,機件磨損,又會增加阻力。
杠桿的應用
不同類型杠桿各具有不同的特點和用途。掌握了杠桿原理,就可根據需要有意識地選用不同類型的杠桿來使用。應明確:省力杠桿省力但要多移動距離,費力杠桿費力但省距離,等臂杠桿不省力也不省距離,又省力又省距離的杠桿是沒有的。有的杠桿是否省力或省距離,不是永恆不變的。根據使用情況的不同,會由省力變為省距離。例如,用鐵鍬鏟土,往車上裝土的過程都會有所改變。鏟土時支點在動力點及阻力點之間,在裝土時動力點在支點與阻力點之間。為此,在使用杠桿時應注意幾點: 1.解答杠桿問題時,必須根據題意畫出示意圖,在圖上標出杠桿的支點、動力作用線和阻力作用線。同時用線段標明動力臂和阻力臂的大小,再根據杠桿平衡條件,列出方程,進行計算。 2.力臂是一個重要的概念。力臂是從支點到力的作用線的垂直距離,不要理解為力臂是從支點到力的作用點的長度。動力和阻力都是指作用在同一杠桿上的力,而不是作用在重物或其他物體上的力。 3.畫杠桿示意圖的方法: (1)畫出杠桿:用粗直線表示直杠桿,用變曲的粗線表示曲杠桿。 (2)在杠桿轉動時找出支點,並在支點旁用箭頭表示杠桿轉動的方向。 (3)根據轉動方向判斷動力、阻力的方向。動力、阻力的作用點應畫在杠桿上,可用力的示意圖表示。 (4)用虛線表示力的作用線的延長線和力臂。 4.杠桿的平衡條件,適用於任意一個平衡位置上,所謂杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉動或勻速轉動。
桿秤
它是測量物體質量的量度工具,是以提紐為轉動軸,根據杠桿平衡原理製造的。桿秤主要由秤桿、秤砣、秤鉤(或秤盤)等構成。如圖1-23所示。G表示桿秤的重力,B點是它的重點,未掛重物時若將 A點即為桿秤的「定盤星」。在秤鉤上加物W後,將秤砣從A點移到A' 力G相對應的刻度A'的位置。桿秤是我國勞動人民所發明並使用已久的測量工具,舊秤以斤,兩為單位計量,目前以千克計量。
力矩
又叫「轉矩」,是表示力對物體作用時,使物體發生轉動或改變轉動狀態的物理量。力矩是矢量。力矩的大小等於力與從轉軸到力的作用線的垂直距離之乘積。如果物體所受的力不在垂直於轉軸O的平面內,就必須把力分解成兩個分力:一個分力與轉軸平行;另一個分力是在轉動的平面內。只有轉動平面內的分力才可能改變物體的轉動狀態。因此,在力矩等於力跟力臂乘積的計算中,應理解力是在它的作用點的轉動平面內的分力。如這一點在力的作用線上,則力矩為零。如果若干個力同時作用在一個物體上,則合力矩是所有分力矩的代數和。一個處於平衡的物體,順時針方向力矩的和等於逆時針方向力矩的和,在國際單位制中,力矩的單位是米·牛頓。其方向用右手螺旋法則決定。在中學階段,因為只研究有固定轉軸的物體的平衡,力矩就只有兩種轉向。規定物體逆時針轉動的力矩為正,使物體順時針轉動的力矩為負。力矩愈大,使物體轉動狀態發生改變的效果就愈明顯。用大小相同的力推門時,力的作用點離轉軸愈遠,且方向垂直於門,力臂愈大,則推門愈省力。
力偶
大小相等、方向相反,但作用線不在同一直線上的兩個力叫作「力偶」。用雙手攻螺紋或用手旋鑰匙、水龍頭時,所施加的作用常是力偶。它能使物體發生轉動,或改變其轉動狀態。汽車駕駛員雙手轉動轉向盤時所施加的一對力就是一個力偶。力偶的轉動效果決定於力偶矩的大小。力偶矩等於其中任何一個力的大小和兩力作用線之間的垂直距離(力偶臂)的乘積。如圖1-24所示。如果作用力F的方向跟AB垂直,AB的長度等於d,那麼這個力偶的力偶矩(M)為: M=±Fd。 式中Fd為力偶矩的大小,符號用來表示力偶的轉向。規定力偶逆時針轉向取「+」,反之取「-」(也可規定,力偶順時針轉向取「+」,那麼力偶逆時針轉向就取「-」)。應注意:力偶中力的方向不跟AB垂直時,應像力矩那樣分解成垂直分量,再進行計算。力偶的轉矩(即力偶矩)和所繞著轉動的點無關。由於力偶的合力為零,它不能使物體產生位移,只能使物體發生轉動或改變物體的轉動狀態。
力偶矩
簡稱為「力偶的力矩」,亦稱「力偶的轉矩」。力偶是兩個相等的平行力,它們的合力矩等於平行力中的一個力與平行力之間距離(稱力偶臂)的乘積,稱作「力偶矩」,力偶矩與轉動軸的位置無關。力偶矩是矢量,其方向和組成力偶的兩個力的方向間的關系,遵從右手螺旋法則。對於有固定軸的物體,在力偶的作用下,物體將繞固定軸轉動;沒有固定軸的物體,在力偶的作用下物體將繞通過質心的軸轉動。
力偶臂
力偶之兩個力之間的垂直距離。見力偶條圖1-24所示。
輪軸
是固定在同一根軸上的兩個半徑不同的輪子構成的杠桿類簡單機械。半徑較大者是輪,半徑較小的是軸。從形式上看是圓盤,但從實質上看起來只有它們的直徑或半徑起力學作用。用R表示輪半徑,也就是動力臂;r表示軸半徑,也就是阻力臂;O表示支點。當輪軸在作勻速轉動時,動力×輪半徑=阻力×軸半徑,所以輪和軸的半徑相差越大則越省力。上式動力用F表示,阻力用W表示,則可寫成FR=Wr。 即利用輪軸可以省力。若將重物掛在輪上則變成費力的輪軸,但它可省距離。輪軸的原理也可用機械功的原理來分析。輪軸每轉一周,動力功等於F×2πR,阻力功等於W×2πr。在不計無用阻力時,機械的 日常生活中常見的轆轤、絞盤、石磨、汽車的駕駛盤、手搖卷揚機等都是輪軸類機械。
滑輪
滑輪是屬於杠桿變形的一種簡單機械,是可以繞中心軸轉動的,周圍有槽的輪子。使用時,根據需要選擇。滑輪可分為定滑輪、動滑輪、滑輪組、差動滑輪等。有的省力,有的可以改變作用力的方向,但是都不能省功。
定滑輪
滑輪的軸固定不動,它實質上是一個等臂杠桿。動力臂和阻力臂都是滑輪的半徑r,根據杠桿原理Fr1=Wr2。它的機械利益為 變了動力的方向,如要把物體提到高處,本應用向上的力,如利用定滑輪,就可以改用向下的力,因而便於工作。
動滑輪
滑輪的軸和重物一起移動的滑輪。它實質上是一個動力臂二倍於阻力臂的杠桿。根據杠桿平衡的原理Wr=F·2r,它的機械利 改變用力的方向。其方向是與物體移動的方向一致。
滑輪組
動滑輪和定滑輪組合在一起叫「滑輪組」。因為動滑輪能夠省力,定滑輪能改變力的方向,若將幾個動滑輪和定滑輪搭配合並而成滑輪組,既可以改變力的大小,又能改變力的方向。普通的滑輪組是由數目相等的定滑輪和動滑輪組成的。而這些滑輪或者是上下相間地坐落在同一個輪架(或叫「輪轅」),或者是左右相鄰地裝在同一根軸心上。繩子的一端固定在上輪架上,即相當於系在一個固定的吊掛設備上,然後依次將繩子繞過每一個下面的動滑輪和上面的定滑輪。在繩子不受拘束的一端以F力拉之,被拉重物掛在活動的輪架上。對所有各段繩子可視為是互相平行的,當拉力與重物平衡時,則重物W必平均由每段繩子所承擔。若有n個定滑輪和n個動滑輪時, 且為勻速運動時,則所需之F力的大小仍和上面一樣。因此,在提升重物時才能省力。其傳動比乃為F∶W=1∶2n。注意,在使用滑輪組時,不能省功,只能省力,但省力是以多耗距離(即行程)為前題的。 前邊所分析的定滑輪、動滑輪以及滑輪組,都是在不計滑輪重力,滑輪與軸之間的摩擦阻力的情況下得出的結論。但在使用時,實際存在輪重和摩擦阻力,所以實際用的力要大些。
差動滑輪
即鏈式升降機,是一種用於起重的滑輪組。上面是由兩個直徑不同裝在同一個軸上的圓盤A、B組成的定滑輪。下面是一個動滑輪,用鐵索與上面的定滑輪聯結起來而成滑輪組。若大輪A的半徑是R,小輪B的半徑是r,如圖1-25所示。當動力F拉鏈條使大輪轉一周,動力F拉鏈條向下移動了2πR,大輪捲起鏈條2πR,此時小輪也轉動一周,並放下鏈條長2πr於是動滑輪和重物W上升的高度為 由於2R大於(R-r),差動滑輪的機械利益大於1,若提高機械利益,可加大兩輪的半徑同時縮小兩輪間的半徑差。這種機械,亦稱「葫蘆」,有手動,也有用電來驅動的。鏈條是閉合的,為防止滑輪和鏈條間的滑動,滑輪上有齒牙與鏈條配合運動。
斜面
簡單機械的一種,可用於克服垂直提升重物之困難。距離比和力比都取決於 簡單機械
傾角。如摩擦力很小,則可達到很高的效率。用F表示力,L表示斜面長,h表示斜面高,物重為G。不計無用阻力時,根據功的原理。得 FL=Gh。實驗證明,沿著光滑斜面向上拉重物數學要的拉力F小於重物的所受的重力G,即利用斜面可以省力,當斜面高度一定時,長度L不同的斜面所需的拉力也不同:L越長,F越小,越省力 傾角越小,斜面越長則越省力,但費距離。
螺旋
屬於斜面一類的簡單機械。例如螺旋千斤頂可將重物頂起,它是省力的機械。千斤頂是由一個陽螺旋桿在陰螺旋管里轉動上升而將重物頂起。根據功的原理,在動力F作用下將螺桿旋轉一周,F對螺旋做的功為F2πL。螺旋轉一周,重物被舉高一個螺距(即兩螺紋間豎直距離),螺旋對重物做的功是Gh。依據功的原理得 很小的力,就能將重物舉起。螺旋因摩擦力的緣故,效率很低。即使如此,其力比G/F仍很高,距離比由2πL/h確定。螺旋的用途一般可分緊固、傳力及傳動三類。
齒輪和齒輪組
兩個相互咬合的齒輪,在它們處於平衡狀態時,不省力,因為齒輪的實質是兩個等臂杠桿,所以咬合的齒輪不省力,只省圈數。
劈
亦稱「尖劈」,俗稱「楔子」。它是簡單機械之一,其截面是一個三角形(等腰三角形或直角三角形)。三角形的底稱作劈背,其他兩邊叫劈刃。施力F於劈背,則作用於被劈物體上的力由劈刃分解為兩部分,如圖1-26所示。P是加在劈上的阻力,如果忽略劈和物體之間的摩擦力,利用力的分解法,知P與劈的斜面垂直,P的作用可分成兩個分力:一個是與劈的運動方向垂直,它的大小等於P·cosα,對運動並無影響;另一個是與劈的運動方向相反的,它的大小等於P·sinα,對運動起阻礙作用。所以,當F=2P·sinα時劈才能前進,因而P與F大小之比等於劈面的長度和劈背的厚度之比,因此劈背愈薄,劈面愈長,就愈省力。劈的用途很多,可用來做切削工具,如刀、斧、刨、鑿、鏟等;可用它緊固物體,如鞋楦榫頭,斧柄等加楔子使之漲緊;還可用來起重,如修房時換柱起梁等。
功
是描述物體狀態改變過程的物理量,能量變化的量度。功的概念來源於日常生活中的「工作」一詞。在物理學中,它有特殊的含義。當物體在恆力F的作用下,力的作用點的位移是S時,這個功就等於力跟距離的乘積。對初中學生來說,只要明確「在力的作用下,物體沿力的方向通過了一段距離,那麼這個力就對物體做了功」,這是指物體在恆力作用下,沿力的方向作單向直線運動的情況,所以對功的計算可用公式W=FS。當物體在恆力作用下,作非單向直線運動,如豎直上拋運動、平拋運動、斜拋運動等等,物體受力方向和運動方向不一定是一致時,對功的理解應加深為「力對物體所做的功,等於力的大小、力的作用點的位移大小,力和位移間夾角的餘弦三者之乘積」即W=FScosα。式中W表示外力F對物體所做的功,S表示物體移動的路程,α表示F與S之間的夾角。根據公式研究力對物體做功的一些情況: 1.當α=0°時,W=FS,力對物體做正功; 2.當0°<α<90°時,1>cosα>0,則力F的有效分力Fcosα和物體的運動方向一致,力F對物體做正功; 3.當α=90°時,cosα=0,則W=0,此時力F對物體不做功; 4.當180°>α>90°時,-1<cosα<0,則W<0,即W為負值。在這種情況下F對物體做負功,也可說成物體克服阻力F做功; 5.當α=180°時,則W=-FS,這時力F對物體做負功,或者說成物體克服阻力F做功。 必須注意:在研究有關「功」的問題時,應分清有沒有做功,誰在做功。功是一個只有大小而沒有方向的物理量,它是標量而不是矢量。至於正功和負功,不過是區別外力對物體做功還是物體克服阻力做功,或用來表示力與路程同向還是反向,並不是功有方向性。 功是力對空間的累積效應。力對物體做功,使物體發生位置或運動狀態的改變,因而也就發生了機械能的改變。功即是反映在這一過程中,物體機械能改變多少的物理量。在力學中功的狹義概念僅指機械能轉換的量度;而在物理學中功的廣義概念指除熱傳遞外的一切能量轉換的量度。所以功也可定義為能量轉換的量度。一個系統總能量的變化,常以系統對外做功的多少來量度。能量可以是機械能、電能、熱能、化學能等各種形式,也可以多種形式的能量同時發生轉化。功的單位和能量單位一樣,在國際單位制中,都是焦耳。 計算變力做功是把運動的軌跡分成許許多多無限小的小段,在每個小段內,可以把力看作為恆力,按恆力做功的定義來計算在各個小段內所做的功,最後把各個小段的功加起來,就是變力做的功,即A=ΣFi·ΔSi,如果力和位移都是連續的,則可用積分法計算,
功的原理
亦稱「機械功的原理」。即動力對機械所做的功等於機械克服阻力所做的功。也就是說利用任何機械都不能省功。動力功W動,又稱輸入功或總功。阻力功W阻,包括克服有用阻力所做的W有用(又稱輸出功)和克服無用阻力所做的W無用(又稱損失功),即W動=W阻=W有用+W無用。也可寫成W輸入=W輸出+W損失。功的原理是機械的基本原理。要省力就要多移動距離,要少移動距離就要多用力,使用任何機械都不能省功。在機械做功過程中,只有在不存在無用阻力,機械本身作勻速運動的理想情況下,有用功才等於總功,效率為100%。事實上,必然存在無用阻力,效率一定小於100%,也就是說使用任何機械,在實際情況下總是費功的。應明確,只有在理想情況下,有用功才等於總功。
正功
作用力的方向和力的作用點的位移方向之夾角小於90°且大於或等於0°時(即α為銳角),根據公式作用力A做正功。當力F與位移S夾角α=0°時,W=FScos0°=FS,F做最大正功;0°<α<
負功
當作用力方向與力的作用點位移方向夾角大於90°且小於或等於180°時,這時cosα<0,根據公式功為負。力對物體作負功-A就代表受力作用的物體克服阻力作了正功A。這兩種說法描述的是同一物理過程。例如,空氣壓縮機中空氣對活塞作負功,也可以說成是活塞克服空氣的壓力作正功。又如,汽車緊急制動,車輪停止轉動,輪胎在地面上滑動,這時摩擦力對汽車作負功,反過來也可以說汽車克服摩擦力作正功。
功率
功跟完成這些功所用時間的比值叫做「功率」。最初定義功率為「單位時間里完成的功」,它是指做功快慢不變的情況,初中學生易於掌握。「功跟完成這些功所用時間的比值」這一定義功率,對於做功快慢不變的情況,既表示平均功率,又表示即時功率。對於做功快慢不均勻的情況,如時間取得長些,則為平均功率;時間趨於零,這一 率,只能表示機器在一段時間t內的平均功率。而由公式P=Fv計算出來的功率就有了不同的含義。若速度v代表平均速度,那麼P代表平均功率,如果v代表即時速度,那麼P就代表機器在某瞬時的即時功率。 公式中力是一個矢量,速度也是一個矢量,而功率卻是一個標量。 方法,一為「標積」;一為「矢積」。兩矢量的「標積」為一標量,其大小(к)為兩矢量的大小和兩矢量夾角的餘弦的乘積,用公式表示為 式P=Fv中,實際上P應為 矢量和 矢量的標積,即 所以得到的功率P應為一標量。 關於公式P=Fv,中F與v成反比的關系,應明確,不能脫離具體條件,防止得出謬誤的結果。因為機器的牽引力要受速度的限制,又受機器的構造、運轉條件等限制,任何機器在設計製造時,已規定了它的正常功率和最大作用力。超過最大作用力范圍,牽引力和速度成反比這一關系就不能適用。另一方面也不能使機器的牽引力趨近於零,而使機器的速度無限制地增加。因為任何機器在工作時要受到阻力作用,阻力還與機器運轉的速度有關。即使在沒有負載的情況下,機件間的摩擦阻力仍然存在。為維持機器的運轉,發動機的牽引力不能小於它所受的阻力。因而它的速度也不能無限增加。因此,任何機械在有一定的最大輸出功率的同時,還具有一定的最大速度和最大作用力。 功率的常用單位是瓦特(焦耳/秒),簡稱瓦,單位符號W。瓦特這個單位較小,技術上常用千瓦做功率的單位。過去還有爾格/秒、牛頓·米/秒、千克力·米/秒。 間t內的平均功率。當物體受恆力作用時也可表示為P=F 。式中 表示某段時間的平均速度。平均功率隨所取的時間不同而不同,因此在談到平均功率時,一定要指出是哪一段時間內的平均功率。參閱功率條。
即時功率
即「瞬時功率」,簡稱功率。描述機械在某一瞬間作 物體運動即時速度的乘積。作平均速度時,P當然代表平均功率,如果作即時速度,那麼P就代表機械在某瞬時的即時功率。當作勻速運動時,即時功率和平均功率相同 杠桿概念:當動力點離支點的距離小於阻力點離支點的距離時,省力。 當動力點離支點的距離大於阻力點離支點的距離時,費力。 當動力點離支點的距離等於阻力點離支點的距離時,不省力也不費力。
編輯本段分類法
第一種分類法
第一類杠桿:是動力F和有用阻力W分別在支點的兩邊。這類杠桿 不省力也不費力。例如,剪金屬片用的剪刀,刀口很短,它的機械利益遠大於1 。這是因為金屬板很硬,刀口短,刀把長,即動力臂大於阻力臂,可以少用力。屬於這種情況的杠桿還有克絲鉗等。家庭裁衣剪布用的剪刀,把與刃基本是等長的,即動力臂等於阻力臂,屬於不省力也不費力的類型。因為布的厚度較薄,不需太大的力,剪布要直故刀口要長些,為此用力不大,布剪的也直。屬於這種類型的還有物理天平。又如理發用的剪刀,刀口很長,即動力臂小於阻力臂,它的機械利益小於1。這是因為剪發本來不需要多大的力,刀口長一些,能夠剪得快一些和齊一些。 第二類杠桿:是支點和動力點分別在有用阻力點的兩邊。這類杠桿的動力臂大於阻力臂,其機械利益總是大於1,所以總是省力的。例如,用鍘刀鍘草、獨輪車等都是這類杠桿。 第三類杠桿:是支點和有用阻力點分別在動力點的兩邊,這類杠桿的動力臂小於阻力臂,其機械利益總是小於1,所以總是費力的。例如,縫紉機的腳踏板、夾食品的竹夾子都屬於這類杠桿。
第二種分類法
第一類杠桿:是省力的杠桿,即動力臂大於阻力臂。例如,羊角錘、木工鉗、獨輪車、汽水板子、鍘刀等等。 第二類杠桿:是費力的杠桿,即動力臂小於阻力臂。如鑷子、釣魚桿、理發用的剪刀。 第三類杠桿:不省力也不費力的杠桿,即動力臂等於阻力臂。其機械利益等於1。如夭平、定滑輪等。
Ⅳ 有沒有能通電自動上下往復運動的液壓桿或者機械裝置,頻率大概1秒到兩秒動一次,或者什麼其他機械
行程開關控制電動機正反轉,不就可以實現往復運動嗎?
Ⅵ 火車輪子上連接的滑桿(好像在做往復運動)的那個桿運動原理是什麼
所說的火車早期的蒸汽火車。只有蒸汽火車輪子上才有連接的滑桿(學名叫連桿)。
3、蒸汽火車發明後,鐵路交通迅速發展,為人們的生產和生活帶來了極大的便利。但是蒸汽機車由於具有笨重(龐大的鍋爐),速度慢,效率低,噪音大("況且況且"聲),工作環境差(高溫,煙和粉塵)等缺點,在鐵路上逐步被內燃機車(柴油機車)和電力機車淘汰。
(6)機械滑桿裝置擴展閱讀
蒸汽火車小知識:
1、世界上第一部蒸汽機車是由英國人喬治·斯蒂芬森(George Stephenson,1781--1848)製造的。1814年7月25日,斯蒂芬森自己動手製作的世界上第一台蒸汽機車開始運行,取名"布魯克"號,人稱"火車"。
2、1876年7月3日,中國第一條鐵路--"淞滬鐵路"(窄軌)建成通車,那台英制名曰"先導號"的蒸汽機車(機車總重量1420kg)時速為24-32公里,為我國第一台外國蒸汽機車。
3、2016年1月,新疆哈密地區三道嶺煤礦中國最後一批6台蒸汽火車退役,中國全面進入內燃機車(柴油機車)和電力機車時代。
Ⅶ 這個機械裝置(曲柄滑塊機構)是怎麼運動的
從圖上看,這個運動機構還是比較簡單的。
驅動輪由電機或其他外接驅動結構帶動,通過皮帶傳動給上方大輪,因為有滑槽,連桿不會立即帶動執行機構,有當行程不足以滿足連桿運動時,才會推動橫向主滑槽運動。周而復始,所以整個機構運動應該是個間歇性運動
Ⅷ 設計一機械傳動裝置:有一橫桿和一豎桿,豎桿可在橫桿水平移動,豎桿上安的器件可上下移動
下部(上部)採用絲杠,上部(下部)採用滑道,橫桿和豎桿用軸承安裝在螺母上即可。
Ⅸ 收集的幾種連桿機構:機器人行走背後的機械原理(一)
機器人概念已經紅紅火火好多年了,目前確實有不少公司已經研製出了性能非常優越的機器人產品,我們比較熟悉的可能就是之前波士頓動力的「大狗」和會空翻的機器人了,還有國產宇樹科技的機器狗等,這些機器人動作那麼敏捷,背後到底隱藏了什麼高科技呢,控制技術太過復雜,一般不太容易了解,不過其中的機械原理倒是相對比較簡單,大部分都是一些連桿機構。
連桿機構(Linkage Mechanism)
又稱低副機構,是機械的組成部分中的一類,指由若干(兩個以上)有確定相對運動的構件用低副(轉動副或移動副)聯接組成的機構。低副是面接觸,耐磨損;加上轉動副和移動副的接觸表面是圓柱面和平面,製造簡便,易於獲得較高的製造精度。
由若干剛性構件用低副聯接而成的機構稱為連桿機構,其特徵是有一作平面運動的構件,稱為連桿,連桿機構又稱為低副機構。其廣泛應用於內燃機、攪拌機、輸送機、橢圓儀、機械手爪、牛頭刨床、開窗、車門、機器人、折疊傘等。
主要特徵
連桿機構構件運動形式多樣,如可實現轉動、擺動、移動和平面或空間復雜運動,從而可用於實現已知運動規律和已知軌跡。
優點:
(1)採用低副:面接觸、承載大、便於潤滑、不易磨損,形狀簡單、易加工、容易獲得較高的製造精度。
(2)改變桿的相對長度,從動件運動規律不同。
(3)兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的,它不像凸輪機構有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。
(4)連桿曲線豐富,可滿足不同要求。
缺點:
(1)構件和運動副多,累積誤差大、運動精度低、效率低。
(2)產生動載荷(慣性力),且不易平衡,不適合高速。
(3)設計復雜,難以實現精確的軌跡。
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下面我們就看看一般都有什麼連桿機構適於用於行走(或者移動)的。
平面四桿機構是由四個剛性構件用低副鏈接組成的,各個運動構件均在同一平面內運動的機構。機構類型有曲柄搖桿機構、鉸鏈四桿機構、雙搖桿機構等。
1、曲柄搖桿機構(Crank rocker mechanism )
曲柄搖桿機構是指具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構。通常,曲柄為主動件且等速轉動,而搖桿為從動件作變速往返擺動,連桿作平面復合運動。曲柄搖桿機構中也有用搖桿作為主動構件,搖桿的往復擺動轉換成曲柄的轉動。曲柄搖桿機構是四桿機構最基本的形式 。主要應用有:牛頭刨床進給機構、雷達調整機構、縫紉機腳踏機構、復擺式顎式破碎機、鋼材輸送機等。
2、雙曲柄機構(Double crank mechanism )
具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。其特點是當主動曲柄連續等速轉動時,從動曲柄一般做不等速轉動。在雙曲柄機構中,如果兩對邊構件長度相等且平行,則成為平行四邊形機構。這種機構的傳動特點是主動曲柄和從動曲柄均以相同的角速度轉動,而連桿做平動。
雙曲柄機構類型分類
【1】不等長雙曲柄機構
說明:曲柄長度不等的雙曲柄機構。
結構特點:無死點位置,有急回特性。
應用實例:慣性篩
【2】平行雙曲柄機構
說明:連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉向相同的雙曲柄機構。
結構特點:有2個死點位置,無急回特性。
應用實例:天平
【3】反向雙曲柄機構
說明:連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉向相反的雙曲柄機構。
結構特點:無死點位置,無急回特性。
運動特點:以長邊為機架時,雙曲柄的回轉方向相反;以短邊為機架時,雙曲柄回轉方向相同,兩種情況下曲柄角速度均不等。
應用實例:汽車門啟閉系統
3、鉸鏈四桿機構(Hinge four-bar mechanism)
鉸鏈是一種連接兩個剛體,並允許它們之間能有相對轉動的機械裝置,比如門窗用的合頁,就是一種常見的鉸鏈。由鉸鏈連接的四連桿就叫鉸鏈四桿機構。所有運動副均為轉動副的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構,它是平面四桿機構的基本形式,其他四桿機構都可以看成是在它的基礎上演化而來的。選定其中一個構件作為機架之後,直接與機架鏈接的構件稱為連架桿,不直接與機架連接的構件稱為連桿,能夠做整周回轉的構件被稱作曲柄,只能在某一角度范圍內往復擺動的構件稱為搖桿。如果以轉動副連接的兩個構件可以做整周相對轉動,則稱之為整轉副,反之稱之為擺轉副。
鉸鏈四桿機構可以通過以下方法演化成衍生平面四桿機構。
(1)轉動副演化成移動副。如引進滑塊等構件。以這種方式構成的平面四桿機構有曲柄滑塊機構、正弦機構等。
(2)選取不同構件作為機架。以這種方式構成的平面四桿機構有轉動導桿機構、擺動導桿機構、移動導桿機構、曲柄搖塊機構、正切機構等。
(3)變換構件的形態。
(4)擴大轉動副的尺寸,演化成偏心輪機構 。
4、雙搖桿機構(Double rocker mechanism)
雙搖桿機構就是兩連架桿均是搖桿的鉸鏈四桿機構,稱為雙搖桿機構。 機構中兩搖桿可以分別為主動件。當連桿與搖桿共線時,為機構的兩個極限位置。雙搖桿機構連桿上的轉動副都是周轉副,故連桿能相對於兩連架桿作整周回轉。
雙搖桿機構的兩連架桿都不能作整周轉動。三個活動構件均做變速運動,只是用於速度很低的傳動機構中 。雙搖桿機構在機械中的應用也很廣泛,手動沖孔機,就是雙搖桿機構的應用實例,比如說吧飛機起落架,鶴式起重機和汽車前輪轉向機構都是雙搖桿機構。
判別方法
1.最長桿長度+最短桿長度 ≤ 其他兩桿長度之和,連桿(機架的對桿)為最短桿時。
2. 如果最長桿長度+最短桿長度 >其他兩桿長度之和,此時不論以何桿為機架,均為雙搖桿機構。
5、連桿機構的理論應用
動力機的驅動軸一般整周轉動,因此機構中被驅動的主動件應是繞機架作整周轉動的曲柄在形成鉸鏈四桿機構的運動鏈中,a、b、c、d既代表各桿長度又是各桿的符號。當滿足最短桿和最長桿之和小於或等於其他兩桿長度之和時,若將最短桿的鄰桿固定其一,則最短桿即為曲柄。若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和小於或等於其餘兩桿長度之和,則
a、 取最短桿的鄰桿為機架時,構成曲柄搖桿機構;
b、 取最短桿為機架時,構成雙曲柄機構;
c、 取最短桿為連桿時,構成雙搖桿機構;
若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大於其餘兩桿長度之和,則無曲柄存在,不論以哪一桿為機架,只能構成雙搖桿機構。
急回系數
在曲柄等速運動、從動件變速運動的連桿機構中,要求從動件能快速返回,以提高效率。即k稱為急回系數。曲柄存在條件參考圖
壓力角
如圖中的曲柄搖桿機構,若不計運動副的摩擦力和構件的慣性力,則曲柄a通過連桿b作用於搖桿c上的力P,與其作用點B的速度vB之間的夾角α稱為搖桿的壓力角,壓力角越大,P在vB方向的有效分力就越小,傳動也越困難,壓力角的餘角γ稱為傳動角。在機構設計時應限制其最大壓力角或最小傳動角。
死點
在曲柄搖桿機構中,若以搖桿為主動件,則當曲柄和連桿處於一直線位置時,連桿傳給曲柄的力不能產生使曲柄回轉的力矩,以致機構不能起動,這個位置稱為死點。機構在起動時應避開死點位置,而在運動過程中則常利用慣性來過渡死點。
6、平面四桿機構一些案例
切比雪夫連桿機構其實是和霍肯連桿機構是屬於同一種形式的四連桿機構,其軌跡點都是在連桿兩端誰在的直線上。霍肯連桿機構的軌跡點是在兩端點連線的延伸線上,而切比雪夫連桿機構的軌跡點是在兩端點連線的中間。如下:
切比雪夫連桿機構的動態演示
1、切比雪夫(1821~1894)
俄文原名Пафну́тий Льво́вич Чебышёв,俄羅斯數學家、力學家。切比雪夫在概率論、數學分析等領域有重要貢獻。在力學方面,他主要從事這些數學問題的應用研究。他在一系列專論中對最佳近似函數進行了解析研究,並把成果用來研究機構理論。他首次解決了直動機構(將旋轉運動轉化成直線運動的機構)的理論計算方法,並由此創立了機構和機器的理論,提出了有關傳動機械的結構公式。他還發明了約40餘種機械,製造了有名的步行機(能精確模仿動物走路動作的機器)和計算器,切比雪夫關於機構的兩篇著作是發表在1854年的《平行四邊形機構的理論》和1869年的 《論平行四邊形》。
理論聯系實際是切比雪夫科學工作的一個鮮明特點。他自幼就對機械有濃厚的興趣,在大學時曾選修過機械工程課。就在第一次出訪西歐之前,他還擔任著彼得堡大學應用知識系(准工程系)的講師。這次出訪歸來不久,他就被選為科學院應用數學部主席,這個位置直到他去世後才由李雅普諾夫接任。應用函數逼近論的理論與演算法於機器設計,切比雪夫得到了許多有用的結果,它們包括直動機的理論、連續運動變為脈沖運動的理論、最簡平行四邊形法則、絞鏈杠桿體系成為機械的條件、三絞鏈四環節連桿的運動定理、離心控制器原理等等。他還親自設計與製造機器。據統計,他一生共設計了40餘種機器和80餘種這些機器的變種,其中有可以模仿動物行走的步行機,有可以自動變換船槳入水和出水角度的劃船機,有可以度量大圓弧曲率並實際繪出大圓弧的曲線規,還有壓力機、篩分機、選種機、自動椅和不同類型的手搖計算機。他的許多新發明曾在1878年的巴黎博覽會和1893年的芝加哥博覽會上展出,一些展品至今仍被保存在蘇聯科學院數學研究所、莫斯科歷史博物館和巴黎藝術學院里。
2、切比雪夫連桿機構經常被用於模擬機器人的行走
根據公式i=3n-2m
(n為活動構件數目,m為低副數目)
可得自由度i=1
3、切比雪夫連桿機構被廣泛運用在機器人步態模擬上,從動圖上也能看出,它的軌跡底部較為平穩,步態方式非常像四足動物,收腿動作有急回特性。根據下圖WORKING MODEL模擬分析可得,在X軸上,也能看出它的急回特點。
4、嵌入汽缸的切比雪夫直線機構的運動
動圖
5、使用切比雪夫連桿機構的行走桌子
常見到有人遛狗溜貓,但你絕對沒見過人溜桌子的,拜荷蘭設計師Wouter Scheublin的腦洞所賜,荷蘭人民倒是有幸見到過這一奇葩景象,有人推著一張桌子在路上行走,而有著八條腿的桌子就運動著自己的腿,走的蹭蹭蹭的,場景怪異中帶著搞笑,讓人印象深刻。那麼桌子是怎麼行走的呢?其實並沒有用上什麼高科技,它只是通過精細的機械傳動機構動起來而已。設計師受到俄羅斯數學家切比雪夫的理論啟發,並將它應用到桌子中,所以這張160斤重的桌子輕輕推拉就能走,而且走的異常平穩,不比輪子差。
每條桌腿與桌板之間,都採用精細的木質結構打造。當用手推動桌子時,給力的一方會使桌腿不斷前進,通過力臂的搖擺和連接處木質結構,會把力傳遞到對面的桌腿使之向前移動,然後桌子就能滿街跑了。
Ⅹ 杠桿和滑輪組合的機械裝置結構越復雜,越省力嗎
現實中考慮摩擦阻力,越復雜的機械機械效率越低(一樣的材料),那麼,杠桿和滑輪組合的機械裝置結構越復雜,就不一定越省力了。花在克服摩擦力做功上的力會變大。