Mekanismi

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28. lokakuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Mekanismi ( dr.-kreikaksi μηχανή  - sovitus, laite ) - koneen , instrumentin , laitteen sisäinen laite , joka saa ne toimimaan [1] . Mekanismi on suljettu sarja nivellenkkejä, joissa vähintään yhtä niistä (johtavaa) käytetään työn soveltamiseen ja ainakin yhtä (orjaa) hyödyllisen työn saamiseksi. [2]

Mekanismit välittävät liikettä ja muuntavat energiaa (vähentäjä, pumppu, sähkömoottori). Mekanismien ja koneiden teoria määrittelee mekanismin sellaiseksi kinemaattiseksi ketjuksi , jossa yhden tai useamman lenkin tietyllä liikkeellä suhteessa johonkin niistä kaikki muut lenkit suorittavat yksilöllisesti määriteltyjä liikkeitä [3] .

Mekanismille on tunnusomaista vapausasteiden  lukumäärä - riippumattomien skalaariparametrien lukumäärä, joiden osoittaminen ajan funktioiksi määrittää yksiselitteisesti mekanismin kaikkien pisteiden liikeradat ja nopeudet [4] .

Liikeanturina mekanismi muuttaa nopeuksia tai lentoratoja (tai molempia). Se muuttaa nopeuksia, jos jonkin osansa tunnetulla nopeudella toinen osa tekee samanlaisen liikkeen kuin ensimmäinen, mutta eri nopeudella. Mekanismi muuttaa liikeradan, jos yksi sen pisteistä kuvaa tunnettua liikerataa, mutta toinen kuvaa toista annettua lentorataa.

Mekanismin liikkeen varmuus saavutetaan yhdistämällä sen osat oikein. Jos kappale A on asetettava sellaisiin olosuhteisiin, että se voisi kulkea peräkkäin vain tiettyjen asemien läpi, määritetään pinta, joka on tangentti kaikkia näitä kappaleen A asentoja (tällaista pintaa kutsutaan verhoksi) ja kanava on tehty kiinteään runkoon B , jolla on löydetyn kirjekuoren muoto. Tällaiseen kanavaan sijoitettu kappale A pystyy vain tietyn liikkeen.

Mekanismien elementit

Sellaista kahden kappaleen joukkoa, jossa yhden kappaleen muoto määrittää koko sarjan peräkkäisiä asentoja, jotka toinen kappale voi olla siinä, kutsutaan kinemaattiseksi pariksi . Parin muodostavia elimiä kutsutaan sen linkeiksi . Esimerkiksi kappale, jossa on prismaattinen kanava ja tähän kanavaan sijoitettu prisma, muodostavat translaatioparin , koska toinen näistä kappaleista voi suorittaa vain translaatioliikettä suhteessa toiseen. Sylinterimäinen holkki ja siihen sijoitettu piikki (varustettu laipoilla, jotka estävät sitä ponnahtamasta ulos holkista) muodostavat pyörivän parin . Ruuvi ja mutteri muodostavat ruuviparin ; ruuvin kierteiden välistä etäisyyttä ruuvin akselin suunnassa katsotaan sen nousuksi (ohittaessa ruuvi kerran, kierre lähestyy ruuvin päätä yhden askeleen). Huomaa, että translaatioparia voidaan muodollisesti käsitellä kierteisenä parina, jonka nousu on ääretön, ja rotaatioparia voidaan käsitellä helikaaliparina, jonka nousu on nolla.

Lueteltuja kinemaattisia pareja kutsutaan yksinkertaisiksi ; niiden erottuva ominaisuus on, että niiden yhden linkin suhteellinen liike suhteessa toiseen on identtinen toisen linkin suhteellisen liikkeen kanssa suhteessa ensimmäiseen.

Kinemaattisia pareja, joilla ei ole tätä ominaisuutta, kutsutaan korkeammiksi . Näitä ovat: toisiinsa kietoutuvat hammaspyörät, hihnapyörä ja sen päälle heitetty hihna, kaksipuolinen kaari ja ontto kolmikulmainen prisma ja monet muut. Korkeampien kinemaattisten parien osalta käytetään seuraavaa terminologiaa: linkin A liikettä suhteessa linkkiin B kutsutaan käänteiseksi suhteessa linkin B liikkeeseen suhteessa linkkiin A.

Yksi mielenkiintoisimmista korkeammista pareista on elliptinen kompassi . Se koostuu levystä, jossa tehdään kaksi suoraviivaista leikkausta, jotka leikkaavat toisensa poikkisuorassa toisiaan vastaan, ja tangosta, jonka päistä ulkonevat sylinterimäiset piikit, joiden halkaisijat ovat yhtä suuria kuin leikkausten leveys. Tanko työnnetään piikkeillä uriin siten, että yksi piikki kulkee toista pitkin ja toinen toista pitkin urasta; vastakkaisella puolella piikkeihin on ruuvattu päälliset ruuvit, jotka estävät piikkejä ponnahtamasta ulos urista. Kun lauta on paikallaan, tangon kaikkien pisteiden liikeradat ovat ellipsejä (erikoistapaukset: piikkien keskipisteiden liikeradat ovat suoria viivoja, sauvan keskipisteiden liikerata on ympyrä). Tangon liike suhteessa lautaan tapahtuu ikään kuin siihen yhdistetty ympyrä, joka on rakennettu siihen halkaisijana, kierretään pitkin kuvatun ympyrän sisäsivua säteellä yhtä suurien leikkausten keskiviivojen leikkauspisteestä vierintäympyrän halkaisijaan. Tässä tapauksessa käänteisessä liikkeessä (eli sauvan ollessa paikallaan) kaikki laudan kohdat kuvaavat Pascalin etanoita .

Linkki B , joka on yhdistetty mihin tahansa pariin linkin A kanssa , voidaan yhdistää linkin C kanssa , joka puolestaan ​​voidaan yhdistää linkin D kanssa ja niin edelleen. Tällaista pareittain olevien linkkien sarjakytkentää kutsutaan kinemaattiseksi ketjuksi . Jos kinemaattisen ketjun viimeinen lenkki on paritettu ensimmäisen kanssa, ketjua kutsutaan suljetuksi , muuten sitä kutsutaan avoimeksi .

Kinemaattista suljettua ketjua, joka, kun yksi lenkeistä on liikkumaton, saa hyvin määritellyn mekanismille ominaisen liikkeen, kutsutaan pakotetuksi. Kun pakotetussa ketjussa yhden lenkeistä oletetaan olevan kiinteä, he sanovat, että ketju on asetettu tähän lenkkiin. Kun pakotettu ketju asetetaan peräkkäin sen eri lenkeille, saadaan niin monta mekanismia kuin ketjussa on lenkkejä. Esimerkki pakotetusta ketjusta on saranoitu nelilenkki , joka koostuu neljästä tangosta, jotka on yhdistetty toisiinsa pyörivillä pareilla, joita kutsutaan saranoiksi.

Mekanismityypit

Litteät mekanismit

Mekanismia, jonka kaikki pisteet kuvaavat toistensa kanssa yhdensuuntaisissa tasoissa olevia lentoratoja, kutsutaan litteiksi . Jäykän kappaleen liikettä, jossa kaikki sen pisteet kuvaavat saman tason suuntaisia ​​liikeratoja, kutsutaan myös tasaiseksi.

Jokainen tasoliike tapahtuu ikään kuin jokin käyrä, joka on poikkeuksetta yhteydessä liikkuvaan kappaleeseen, vierii jotakuta muuta kiinteää käyrää pitkin; näitä käyriä kutsutaan polodeiksi . Polodiit, kuten toistensa yli vierivät kaaret, koskettavat jatkuvasti toisiaan. Niiden yhteinen kosketuspiste on nimeltään hetkellinen napa . Hyvin lyhyen ajanjakson aikana kehon liikettä voidaan pitää äärettömän pienenä pyörimisenä hetkellisen navan ympäri. Siten esimerkiksi edellä kuvatussa elliptisessä kompassissa liike, kuten olemme nähneet, aiheutuu yhden ympyrän vierimisestä toisella; nämä ympyrät ovat tämän liikkeen ehdot. Jos koko elliptinen kompassi (sekä lauta että sauva) olisi liikuteltavissa, tangon ja laudan suhteellinen liike olisi silti sama ja määräytyisi samojen polodioiden vierimisen perusteella. Pakotetun ketjun kummankin kahden lenkin suhteelliselle liikkeelle, vaikka nämä lenkit eivät ole vierekkäin, muodostaen parin, on ominaista kahden vastaavan polodian vieriminen (tasaisessa mekanismissa). Kaikki jäykän kappaleen (ei litteän) liikkeet johtavat kahden hallitun pinnan, joita kutsutaan aksoideiksi , kiertymiseen toistensa yli, yhdistettynä liukumiseen .

Spatiaaliset mekanismit

Mekanismia, joka ei ole tasainen, kutsutaan spatiaaliksi . Eräs esimerkki spatiaalisesta mekanismista on auton perinteinen poikkiakselinen tasauspyörästö kartiovaihteilla; useita muita esimerkkejä käsitellään alla.

Hammaspyörät

Kaikista korkeammista pareista hammaspyörillä on suurin käytännön merkitys , jotka ovat rullien muunnelmia, jotka ovat välttämättömiä enemmän tai vähemmän merkittävän vastuksen voittamiseksi. Lieriömäiset rullat ovat lieriömäisiä kiinteitä kappaleita, jotka pyörivät geometristen akseleidensa ympäri ja koskettavat toisiaan sivupinnoillaan, jotka on tehty karheiksi. Jos pyörität yhtä näistä teloista, telojen välisen kitkan vuoksi myös toinen pyörii. Pyörimisnopeudet olisivat kääntäen verrannollisia säteisiin, jos rullat eivät liukuisi päällekkäin. Itse telojen pohjien pohjakehät toimivat kahden vierekkäisen telan suhteellisen liikkeen perustana. Polodien liukumisen eliminoimiseksi kuhunkin telaan voitaisiin tehdä onteloita ja ulkonemia, jotta yhden ulkonemat pääsisivät toisen onteloihin. Tämä tulee olemaan vaihteet.

Kahden hammastetun sylinterimäisen (etu) pyörän polodiat, jotka ovat yhteydessä toisiinsa, ovat ympyröitä, joita kutsutaan alkupyöriksi. Kulma- (pyörimis-) nopeuksien suhde on kääntäen verrannollinen alkuympyröiden säteisiin. Hammaspyörän ontelot ja ulkonemat muodostavat hampaat. Kahden vierekkäisen hampaan profiilin ja alkuympyrän kahden vastaavan leikkauspisteen välistä etäisyyttä tätä ympyrää pitkin tarkasteltuna kutsutaan nousuksi. Hammaspyörän valmistelu alkaa siitä, että sen alkuympyrä, jonka koon määrää pyörän annettu suhteellinen nopeus, jaetaan niin moneen yhtä suureen osaan kuin pyörään on tarkoitus tehdä hampaita. ; vierekkäisten jakopisteiden välinen etäisyys ja on yhtä suuri kuin askel. Lukituspyörien askelten on oltava keskenään yhtä suuret, ja siksi alkuympyröiden säteet ovat verrannollisia hampaiden lukumäärään. Jos kahden vaihteen suhteellisen liikkeen polodit ovat ympyröitä, niin nopeuksien suhde on kääntäen verrannollinen polodien säteisiin ja siksi vakio; tällaista pysyvyyttä vaaditaan oikein sijoitetuilta pyöriltä, ​​ja koska polodeja ei ole merkitty hammaspyöriin, hampaiden muodon on oltava sellainen, että niiden ollessa kytkettyinä niiden pyörien suhteellinen liike luonnehtii tietyn säteen omaavia pyöreitä polodioita. .

On olemassa useita tapoja määrittää tämän ehdon täyttävien hampaiden oikea muoto. Kaikki nämä menetelmät perustuvat seuraavaan harkintaan. Olkoon pyörän hampaan A profiili annettu ; vieritetään pyörän A alkuympyrää pyörän B alkuympyrää pitkin yksi askel ja etsitään verho kaikkiin tämän hampaan ottamiin kohtiin; tämä verho edustaa yleisen parien muodostamismenetelmän mukaisesti pyörän hampaan B haluttua muotoa . Tätä menetelmää voidaan soveltaa pyörän hampaan B tyypin määrittämiseen siinä tapauksessa, että pyörän hampaan A profiili on pieni ympyrä, joka on rajattu alkuympyrän jakamispisteestä neljä kertaa pienemmällä säteellä; tällaista pyörää kutsutaan lyhdyksi ja siinä on hampaat, joita kutsutaan lyhdyiksi, puikkojen muodossa, jotka ovat yhdensuuntaisia ​​pyörän akselin kanssa (lyhtyjen profiilit ovat ympyröitä, jotka ovat lyhtyjen osia, joiden taso on kohtisuorassa pyörän akseliin nähden pyörä). Pyöritämme pyörää A pitkin pyörää B ; tässä tapauksessa tarsuksen keskusta kuvaa episykloidia ja tarsuksen peräkkäisten asemien verho on käyrä, joka on yhdensuuntainen tämän episykloidin kanssa ja joka on erotettu siitä tarsuksen säteen verran. Tämä käyrä ja sinun on rajoitettava pyörän B hampaan sivua . Täydellistä hammasta rajoittaa kaksi tällaista puolta, jotka sijaitsevat symmetrisesti hampaan keskilinjaan nähden ja jotka on suunnattu pyörän sädettä pitkin.

Ensimmäinen menetelmä on rulettimenetelmä ("ruletti" on käyrä, jonka piirtää mikä tahansa käyrän piste, joka vierii käyrää B pitkin ). Olkoon pyörien alkuympyrät M ja N koskettavat toisiaan pisteessä O . Rakennamme mielivaltaisten säteiden apuympyrät P ja Q , joista ympyrä P olisi sisäisessä kosketuksessa pisteessä O ympyrän M kanssa ja ympyrä Q (myös pisteessä O ) ympyrän N kanssa . Kierretään kaikki neljä ympyrää päällekkäin niin, että ne koskettaisivat jatkuvasti yhdessä pisteessä. Valitaan jokin piste a : sta P. Tämä piste, kun pyöritetään P : tä M :llä, kuvaa hyposykloidia p , ja kun P : tä pyöritetään N :llä, se kuvaa episykloidia q . Käyrät p ja q koskettavat toisiaan liikkeen aikana, koska molemmat piirretään samasta pisteestä a . Jos p on otettu pyörän M hammasontelon muotoon , niin q on käyrän p eri asemien verhokäyrä ja sellaisena se voidaan pitää pyörän N olakkeen profiilina. . Pyörän ulkonema M ja pyörän kouru N muodostetaan vierintäkäyrällä Q samalla tavalla. Jos otamme apuympyrän P säteen kaksi kertaa pienemmäksi, niin (kuten edellä esitetystä elliptisen kompassin teoriasta voidaan nähdä) hyposykloidi p muuttuu suoraksi.

Toinen tapa on avausmenetelmä . Olkoon O alkuympyröiden kosketuspiste; vedetään sen läpi suora viiva, joka on kalteva keskipisteiden CD linjaan 75° kulmassa, pudotetaan kohtisuorat CA ja DB keskuksista C ja D tälle suoralle ja kuvataan ympyröitä C ja D säteillä CA ja DB . Kuvittele seuraavaksi löydetyille apuympyröille rakennettuja kiinteitä sylintereitä kuten alustalle, ja sitten kiedoimme sylinterin CA ympärille lanka , jonka vapaa pää ulottuu O :han ja kiinnitämme tähän kohtaan kynän lankaan. Liikuttamalla kynää oikealle ja vasemmalle niin, että sylinteristä tuleva lanka pysyy kireänä, ei liuku sylinteriä pitkin, vaan vain avautuu siitä jonkin verran, kun kynä liikkuu yhteen suuntaan ja kietoutuu kynän liikkuessa toiseen suuntaan, piirrämme käyrän, jota kutsutaan avautumiseksi (katso Käyrät , Taulukko II, kuva 11). Tämä käyrä on pyörän hampaan C profiili. Pyörän hammasprofiili D saadaan rullaamalla lanka auki ympyrästä DB .

Näiden tarkkojen hampaiden konstruointimenetelmien lisäksi on olemassa myös likimääräisiä, jotka koostuvat teoreettisesti oikeita käyriä lähellä olevien ympyränkaarien löytämisestä. Näistä menetelmistä tunnetuimpia ovat Willisin , Chebyshevin ja Petrovin keksijät . Hampaiden pituus määräytyy sillä ehdolla, että kolme hammasta on jatkuvasti kiinni.

Kierrevaihteet

Jotta hampaiden pituutta lisäämättä, suurempi määrä hampaista voisi olla samanaikaisesti kytkettynä, toimi seuraavasti: laita valmis hammaspyörä päälle niin, että niiden akselit osuvat yhteen, toinen samantyyppinen pyörä ja käännä sitä 1 /5 askelmaa , tällä pyörällä asetetaan kolmanneksi ja käännetään 1/5 askelmaa suhteessa toiseen ja niin edelleen, asetetaan päällekkäin viisi pyörää, jotka on kiinnitetty tiukasti yhteen tässä asennossa tai vielä parempi, valetaan kokonainen kappale, joka on tällaisten taitettujen pyörien muotoinen ; sama tehdään pyörälle, joka kytketään näin valmistettuun pyörään. Tällaisia ​​pyöriä kutsutaan porrastetuiksi, koska niiden sivupinnat on peitetty porrastetuilla viivoilla. Jos porrastetun pyörän valmistukseen otimme ei 5 paksua pyörää, jotka etääntyivät toisistaan ​​1/5 askeleen , vaan äärettömän määrän äärettömän ohuita pyöriä, jotka etääntyvät toisistaan ​​äärettömän pienen osan askelta, niin sivupinnalla emme saa porrastettuja, vaan kierteisiä linjoja. Tällaiset kierukkahampaiset pyörät valetaan (tietenkin kokonaan, eikä loputtomasta määrästä ohuita pyöriä, joita tarkastellaan vain teoriassa). Näitä keksijä Hooke - pyörien mukaan nimettyjä pyöriä käytetään mekanismeissa, jotka vaativat suurta sujuvaa liikettä. Kuuluisa mestari Breguet järjesti Hooken pyörien avulla Aragon ja Fizeaun mukaan määrittämään nesteen valonnopeuden ammuksen, jossa pieni peili teki jopa 2000 kierrosta sekunnissa.

Hammaspyörien käyttö akseleiden erilaisiin keskinäisiin asentoihin

Sylinterimäisiä (etupyöriä) käytetään siirtämään pyörimissuunta yhdensuuntaisten akselien välillä. Kierron siirtämiseen risteävien akseleiden välillä käytetään viistepyöriä, ja siirtämiseen ei-rinnakkais- ja ei-leikkausakselien välillä käytetään hyperboloidipyöriä. Ruuvi, joka pystyy pyörimään akselinsa ympäri, mutta jolla ei ole translaatioliikettä, voidaan sijoittaa siten, että muodostuu hammaspyörän kanssa kietoutuva pari. Tällaisella liitännällä pyörä pyörii yhden askeleen yhdellä ruuvin kierroksella, jota joskus kutsutaan matoksi.

Välityssuhde

Jos on useita akseleita, joihin on asennettu tiukasti peräkkäin yhteenliittyvät hammaspyörät, yksi pyörä jokaisessa akselissa, ensimmäisen ja viimeisen akselin kulmanopeuden suhteen absoluuttinen arvo, riippumatta siitä kuinka monta välipyörää on sama kuin jos ensimmäinen ja viimeinen pyörä olisi kytketty suoraan toisiinsa. Jos tätä suhdetta kuitenkin halutaan muuttaa, kuten esimerkiksi kelloa rakennettaessa vaaditaan, niin 1. akselille asennetaan pyörä, joka on yhteydessä toiseen akseliin kiinnitetyn pienen pyörän kanssa, jota kutsutaan hammaspyöräksi. johon pyörä on asennettu yhdensuuntaisesti hammaspyörän kanssa, joka on vaihteistossa 3. akseli ja niin edelleen; lopuksi toiseksi viimeisen akselin pyörä on kytketty viimeisen akselin hammaspyörään. Tällaisessa mekanismissa ensimmäisen ja viimeisen akselin kulmanopeuksien suhde ilmaistaan ​​kaavalla:

missä  on ensimmäisen akselin  kulmanopeus, on viimeisen akselin kulmanopeus,  on akselien lukumäärä, on hammaspyörän hampaiden lukumäärä, on hammaspyörän hampaiden lukumäärä. Kertoja osoittaa, että parillisella määrällä akseleita ensimmäinen ja viimeinen pyörivät vastakkaisiin suuntiin ja parittomalla määrällä akseleita - samaan suuntaan. Jos jotkin hammaspyöräjärjestelmän akseleista ovat liikkuvia, tällaista järjestelmää kutsutaan episykliseksi. Episykliset järjestelmät tarjoavat äärimmäisen rikkaan materiaalin kiertomuutosta varten. Joten esimerkiksi sellaisen järjestelmän avulla, joka koostuu vain neljästä lähes samankokoisesta pyörästä, on mahdollista saavuttaa sellainen voimansiirto, jossa mekanismin tietyn osan 10 000 kierrosta toinen osa tekee vain yksi vallankumous.

Erityinen, erittäin rikas luokka koostuu mekanismeista, jotka koostuvat hammaspyörästä, jossa on terävät hampaat, jyrkästi viistetty yhteen suuntaan ja kalteva toisessa ja jossa on salpa. Tällaisia ​​pyöriä kutsutaan räikkäpyöriksi . Tämä luokka sisältää mm. räikkäpyörän liittämisen seinäkellon heilurin ankkuriin ja useisiin muihin pakoputkiin.

Nokkavaihteet

Yhtä rikasta luokkaa edustavat nyrkkimekanismit . Esimerkki tällaisesta mekanismista on murskaus, jonka survin koostuu pystysuoraan sijoitetusta ja pystysuoraan liikenteeseen kykenevästä tangosta, joka päättyy pohjaan raskaaseen päähän; ulkonema (nyrkki) on kiinnitetty tähän tankoon sivulla; pyörivä akseli pienellä määrällä nyrkkejä asetetaan survin lähelle; kun akseli pyörii, sen nyrkki tulee survin nyrkin alle ja nostaa survin tietylle korkeudelle, ja sitten edelleen pyöritettäessä akselin nyrkki lipsahtaa ulos survin nyrkin alta ja survin putoaa, tuottaa iskun, jonka jälkeen se nousee uudelleen akselin seuraavalla nyrkkillä ja niin edelleen.

Joustavat kappaleet voivat olla jäykkien runkojen lisäksi myös mekanismien lenkkejä, kuten näemme yhdessä yleisimmistä pyörimisen välittämiseen käytetyistä mekanismeista, nimittäin hihnakäytössä , joka koostuu kahdesta hihnapyörästä, joiden päälle on heitetty hihna. Tällaiset hihnapyörät pyörivät yhteen suuntaan, jos hihna laitetaan niihin yksinkertaisesti; jos hihna laitetaan päälle niin, että se ylittää hihnapyörien välissä kahdeksaan muodon, hihnapyörät pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Kulmanopeuksien suhde olisi kääntäen verrannollinen hihnapyörien säteisiin, jos hihnassa ei olisi luistoa, mikä muuttaa tätä suhdetta noin 2 prosenttia. Hihnapyörällä kulkevan osan tulee mennä niin, että hihnan keskiviiva on samassa tasossa hihnapyörän keskimääräisen poikkileikkauksen kanssa. Jos tämä ehto ei täyty, hihna irtoaa; hihnapyörältä karkaava osa voidaan siirtää huomattavasti sivuun. Tätä seikkaa käytetään voimansiirtolaitteessa eri tasoissa olevien hihnapyörien välillä.

Saranoidut mekanismit

Mekanismeja, jotka koostuvat kiinteistä linkeistä, jotka on kytketty toisiinsa vain kiertoparien avulla, kutsutaan nivelletyiksi . Tekniikka on rikastunut monilla uusilla saranoiduilla mekanismeilla, etenkin viime vuosisadalla, kiitos halun ratkaista J. Wattin 1700-luvulla esittämä ongelma muuttaa ympyrän kaaren suuntainen liike suoraviivaiseksi liikkeeksi. Watt kohtasi tämän ongelman parantamalla höyrykonetta ja haluten yhdistää kaarta kuvaavan keinuvivun pään suoraviivaisesti liikkuvaan männänvarren päähän ja ratkaisi sen keksimällä kuuluisan suunnikkaan , joka vei pisteen käyrää pitkin, joka eroaa hyvin toisistaan vähän suoralta linjalta.

Sitten keksittiin monia mekanismeja, jotka ratkaisivat saman ongelman vielä suuremmalla approksimaatiolla. Lopuksi likimääräisten suorien ongelma saatiin lopulta päätökseen Tšebyshevin yllättävän yksinkertaisilla ja erittäin suurilla approksimaatiosuovilla viivoilla , joista yksi (ehkä merkittävin) koostuu saranoidusta nelikulmiosta, jossa kiinteää vastapäätä oleva linkki on suorakulmio, jossa on samat jalat; yhden jalan päissä on saranat, joilla tämä linkki on yhdistetty nelikulmion sivulenkkeihin, kun taas toisen jalan pää kuvaa käyrää, joka eroaa hyvin vähän suorasta; yksi nelikulmion sivulenkkeistä, joka tekee täydet kierrokset (jatkuva pyöriminen), asettaa mekanismin liikkeelle (tietysti tätä linkkiä on pyöritettävä jonkinlainen moottori). Siten tämä hämmästyttävä mekanismi, jossa on vain kolme liikkuvaa lenkkiä, suureen likiarvoon muuntaa suoraviivaiseksi liikkeeksi, ei värähtelyksi kaaria pitkin, vaan pyöriväksi liikkeeksi mielivaltaisella määrällä täydellisiä kierroksia.

Invertterit

60-luvulla ranskalainen insinööri Posselier löysi lopulta tarkan suoran. Sitten Lipkin, Garth ja Bricard löysivät tarkat suorat viivat. Vaikka nämä tarkat suoristimet eivät ole yhtä käytännöllisiä kuin Chebyshev's, ne ovat niitä monimutkaisempia, ja vaikka nykyään höyrykoneen männänvarren päätä käyttää yleensä yksinkertaisesti kelkka (translaatiopari), on kuitenkin löydetty tarkka suoristus oli aikakausi, lähinnä siksi, että Posselierin , Lipkinin ja Hartin mekanismit perustuvat sellaisen pakotetun piirin laitteeseen, jossa mekanismin kahden liikkuvan pisteen etäisyyden tulo kolmannesta pisteestä pysyy vakiona, joten kun yksi näistä etäisyyksistä kasvaa, toinen pienenee; tällaista kinemaattista ketjua kutsutaan invertteriksi ja sen avulla voidaan ratkaista monia kinemaattisia ja jopa puhtaasti matemaattisia ongelmia, kuten esimerkiksi korkeamman asteen yhtälöiden mekaaninen ratkaisu, kulman mekaaninen jakaminen kolmeen yhtä suureen osaan, ja muut.

Posselier-invertteri koostuu rombista, jonka kulmissa on saranat ja kahdesta toistensa kanssa samansuuruisesta tangosta, jotka ovat pidempiä kuin rombin sivut, jotka on saranoitu yhteen; kukin tangoista on kiinnitetty toisesta päästään rombin kärkiin saranalla; rombin kärjet, jotka on kiinnitetty saranoilla pitkillä tangoilla, ovat vastakkaisia ​​​​pisteitä; kutsumme kahta muuta huippua vapaiksi. Etäisyydet, joiden tulo pysyy vakiona, ovat saranan, jossa pitkät tangot on kiinnitetty yhteen, etäisyydet rombin vapaista pisteistä. Jos pitkiä tankoja yhdistävä sarana tehdään kiinteäksi ja kiinteän keskipisteen ympäri pyörivän lisätangon avulla, piirretään tankojen leikkauspistettä lähinnä oleva rombin vapaa kärki ympyrää pitkin, joka kulkee saranan yhdistävän saranan läpi. pitkiä sauvoja, niin rombin toinen vapaa kärki kuvaa suoraa . Sylvester, Kempe, Roberts, Darboux, Burmester ja monet muut tiedemiehet ovat viime aikoina keksineet ja tutkineet monia erittäin mielenkiintoisia saranoituja mekanismeja, jotka antavat merkittäviä muutoksia liikeradalle. Myös saranoidut mekanismit voivat välittää kiertoa myös kierrosten lukumäärän muutoksella, mutta tämä siirtotapa ei ole vielä tullut käytännössä, lukuun ottamatta kumppania, joka on nivelletty suunnikas, jolla pyöriminen välitetään kulmaa muuttamatta nopeus suunnikkaan yhdeltä pieneltä sivulta toiselle (katso kuva kuolleet kohdat ).

Mekanismien linkit

Nestekappaleet voivat toimia myös lenkkeinä mekanismissa. Esimerkki tällaisesta mekanismista on kulmaputki, joka on täytetty nesteellä ja varustettu männällä kummassakin kulmakappaleessa, koska tällaisessa järjestelmässä yhden männän määrätty liike vastaa toisen tarkasti määriteltyä liikettä. Neste ja sen vieressä olevan putken seinämät muodostavat tässä kinemaattisen translaatioparin. Kiinteät linkit vaikuttavat toisiinsa vastustaen kovuutensa vuoksi. Nestemäiset linkit voivat nesteen erittäin alhaisen kokoonpuristuvuuden vuoksi vaikuttaa kiinteisiin lenkkeihin paineen vaikutuksesta; samaa voidaan sanoa kaasuista. Loppujen lopuksi edes kiinteät kappaleet eivät ole ehdottoman kiinteitä, mutta ne edustavat jonkin verran taipuisuutta. Siksi Reuleaux pitää valumyllyn pyörää ja siihen vaikuttavaa vettä korkeampana parina, samalla tavalla kuin hammaspyörän ja hammastangon, aksiaaliturbiinin ja siihen vaikuttavan veden kytkentä ruuviparina. Mekanismin kovimmatkin osat pyyhkiytyvät kitkalla toisiaan vastaan, ja toisaalta esimerkiksi käsitelty kierre siirtää joissakin koneissa liikettä karasta karalle. Siksi Reuleaux pitää työstökoneen yhteyttä prosessoitavaan materiaaliin (esimerkiksi leikkuriin ja sorvattavaan esineeseen) kinemaattisena parina, varsinkin kun työstettävä esine on erilaisten suhteellisten asemien verhomuodossa. työkalusta.

Tästä näkökulmasta ero koneen ja mekanismin välillä on vain siinä, että konetta tarkastellaan dynaamisesta näkökulmasta, jossa tarkastellaan moottorin toiminnan ja hyödyllisten ja hyödyttömien vastusten toiminnan suhdetta, ja mekanismi on kinemaattisesta näkökulmasta tarkasteltuna lentoratojen, nopeuksien ja kiihtyvyyksien välistä suhdetta. Mutta esimerkiksi saksassa ei ole tällaista eroa, molemmat käsitteet on merkitty yhdellä sanalla (Maschine, katso de: Maschine )

Kirjallisuus

Muistiinpanot

  1. ↑ Yandex. Sanakirjat › Vieraiden sanojen selittävä sanakirja arkistoitu 22. syyskuuta 2013 Wayback Machinessa  (downlink alkaen 14.6.2016 [2329 päivää])  — 2004
  2. ↑ A. N. Bogolyubov "Ihmiskäsien luomukset: koneiden luonnonhistoria", - M .: Knowledge, 1988, s. 65. ISBN 5-07-000028-4
  3. ↑ I.I. Artobolevsky. Mekanismien ja koneiden teoria. - Luku 2. Kappale 6. Mekanismi ja sen kinemaattinen kaavio.: Nauka, 1988.
  4. ↑ Esimerkki mekanismista, jossa on kaksi vapausastetta, on auton differentiaali : sen liikkeen yksiselitteiseksi määrittämiseksi riittää, että osoitetaan kuinka kahden sen kolmesta lenkistä - kardaaniakselin ja akselin akselien - pyörimiskulmat riippuvat ajallaan.

Linkit

 Mekanismit
Pyörivä
Suoraviivainen
... suunnilleen
KäännösSuunnikas
Yhdistelmäliike