Преобразование типов движения: из вращательного в прямолинейного

Преобразование движения

В Средние века встала задача так соединить между собой механические элементы, чтобы суметь движение одного вида преобразовать в другое. Особенно важными были способы преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, и возвратно-поступательного во вращательное. При преобразовании первого вида основным механизмом стал кулачок, который был известен раньше, – например он описан в тексте, приписываемом Герону, но использовался в античном мире лишь для «механических забав», а в Средние века стал приносить пользу в машинах.

Основным механизмом для превращения поступательного движения во вращательное служит кривошип, о котором нет сведений в древности. Даже кажущаяся нам столь простой мысль о том, чтобы вращать ручную мельницу, взявшись за укрепленную у края верхнего камня вертикальную рукоятку, видимо, не приходила никому на ум. Большие мельничные жернова вращали рабы или животные, ходившие по кругу. Менее же крупные жернова приводились в движение с помощью выступавших сбоку радиальных рукояток. Вертикальная рукоятка, позволяющая осуществлять непрерывное вращение благодаря кривошипному устройству, появилась очень поздно.

Пожалуй, это было одним из изобретений, принадлежавших варварам. Но даже и тогда людям было трудно уяснить себе принцип действия и распространить его на другие сферы, поскольку о дальнейшем использовании кривошипа ничего не было известно приблизительно до 850 года, когда им стали вращать точильные камни. Затем кривошипом начали оснащать шарманку, возможно в Х веке, но не позднее XII. В XIV или в начале XV века кривошипом закручивали пружины самострелов. К этому времени его стали использовать и для других целей, например в катушках для наматывания мотков пряжи и в таком крайне важном, хотя и простом инструменте, как столярный коловорот.

Во всех перечисленных случаях кривошип вращали вручную. Но приблизительно в 1430 году мы впервые встречаемся с кривошипно-шатунным механизмом, приводившим в движение мукомольную мельницу.

Меж тем педальный механизм претерпевал свою самостоятельную эволюцию – в ткацких станках, в приводах токарных станков и в кузнечном молоте с педальным управлением, который появился в XIV веке. Приблизительно к 1430 году человек соединил педаль, шатун и кривошип воедино в виде привода, знакомого нам по современным ножным швейным машинам. Мукомольные мельницы и на этот раз оказались первой областью его применения. Вот когда появился, наконец, один из практически важных для современных машин механизм! Но внедрение такого привода проходило медленно, вероятно из-за трудностей с изготовлением хороших подшипников. В 1480 году его применяли для вращения точильных камней, а с XVI века стали использовать в прядильных и токарных станках.

Лучковый токарный станок

Росло и число механизмов, известных техникам. Привод ворота породил рукоятку, изогнутую дважды под прямым углом, отсюда недалеко и до коленчатого вала, который появился в XIII веке в качестве удобного привода для ручной мельницы. Постепенно распространяются шарнирные механизмы.

Набор столярных инструментов изменился по сравнению с древними временами не очень значительно, но и здесь не обошлось без важных сдвигов. Коловорот и сверло пришли на смену смычковой дрели, применявшейся в прошлом. А вот устройство токарного станка изменилось коренным образом.

Древний токарный станок (насколько можно судить по дошедшим до нас сведениям) был устроен ненадежно. Он состоял из нескольких соединенных между собой и вбитых в землю брусков. Обрабатываемое изделие вращалось попеременно в обоих направлениях подмастерьем, тянувшим за концы веревки, обмотанной вокруг заготовки. Столяр держал режущий инструмент просто руками, не пользуясь опорой или направляющим приспособлением.

Схема токарного станка А.К. Нартова

В Средние века додумались до жесткого закрепления станины и бабки. Не позднее 1250 года ремень, поворачивающий заготовку, прикрепили внизу к педальному механизму, а наверху – к пружинящему передвижному шесту. Таким образом, у токаря появилась возможность вращать станок ногой через педаль, освободив руки для операций режущим инструментом. С середины XIV века для привода токарных станков начали использовать водяные двигатели. Ременным приводом через колесо с кривошипом стали пользоваться, видимо, уже с 1411 года, во всяком случае, с этого столетия. Первые попытки создать передвижной суппорт были предприняты приблизительно в 1480 году.

Первый токарный станок Генри Модели

В XVI веке Жак Бессон в «Театре инструментов» впервые описал станок для нарезки винтов с суппортом. Только теперь была решена проблема унификации заменяемых частей механизмов; до этого любое изделие носило индивидуальный характер. Изобретение суппорта повторил в начале XVIII века русский механик Андрей Нартов, а в конце XVIII века – английский промышленник Генри Модели.

Читайте также:
Фоновая подсветка номера своими руками

Итак, в металлообработке мы находим начало той технологии, которая через одно-два столетия привела к промышленной революции. Но путь был долгим! Например, волочильная доска для волочения железной проволоки (прежде ее ковали) была изобретена в Х веке, а с водяным двигателем ее соединили в 1351 году.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Преобразование быта

Преобразование быта Новые, подчас непривычные нравы и обычаи входили в русскую жизнь. Но все делалось поспешно, необдуманно! Принципом Петра I во всех делах была любимая присказка: «Фундамент всему, что поспешайте! Поспешайте!» Не всегда спешка приводила к хорошим

§ 6. Преобразование культуры

§ 6. Преобразование культуры Составной частью плана перехода от капитализма к социализму была так называемая культурная революция, предполагавшая переворот в духовной жизни общества, преобразование общественного сознания на основе марксистско-ленинской идеологии,

Преобразование Сената

Преобразование Сената Коллежская реформа произвела большие перемены наверху и внизу управления, прежде всего в положении Сената. Лет девять Сенат один составлял все правительство и чуть не все центральное управление: все приказные палаты, как писал сенатский

Преобразование областного управления

Преобразование областного управления Областное управление было для Екатерины удобной почвой, на которой она могла сеять заимствованные ею из любимых сочинений политические идеи. Притом особые соображения побуждали ее обратить преимущественное внимание на

Приложение 2 /Из книги П. Аршинова «История махновского движения» (1918–1921 гг.)./ Краткие сведения о некоторых участниках движения

Приложение 2 /Из книги П. Аршинова «История махновского движения» (1918–1921 гг.)./ Краткие сведения о некоторых участниках движения Собранный о них биографический материал пропал в начале 1921 года, в силу чего мы теперь можем дать о них лишь крайне скудные сведения.Семен

XVI. Преобразование державы

XVI. Преобразование державы Покинув Александрию, Октавиан оставался на востоке совсем недолго. То, что он замышлял сделать с Клеопатрой — как с воплощением зловещей угрозы для римской цивилизации, — планировалось не просто ради грязной политической пропаганды. Октавиан

Приложение 2 /Из книги П. Аршинова «История махновского движения» (1918–1921 гг.)./ Краткие сведения о некоторых участниках движения

Приложение 2 /Из книги П. Аршинова «История махновского движения» (1918–1921 гг.)./ Краткие сведения о некоторых участниках движения Собранный о них биографический материал пропал в начале 1921 года, в силу чего мы теперь можем дать о них лишь крайне скудные сведения.Семен

Преобразование

Преобразование Некоторые из этих подделок разоблачались довольно скоро. Так, Абеляр (XII век) установил, что в знаменитом парижском монастыре Сен-Дени подделывались многочисленные рукописи, приписываемые часто Карлу Лысому. То, в чем я подозревал аббата Одилона

КРИЗИС И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

КРИЗИС И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 15 апреля 1192 года в Аскалон прибыл Роберт, настоятель монастыря в Херефорде. Он привез новости, перевернувшие все планы Ричарда. Помощник и представитель короля Уильям Лонгчамп был выслан из Англии принцем Джоном, и теперь амбициозный брат Ричарда

Глава 20. «Преобразование» Европы

Глава 20. «Преобразование» Европы Начало Второй мировой войны представило Генриху Гиммлеру неслыханные шансы. Впервые за многие годы он мог собрать в единое целое организм, который он сам называл охранным государственным корпусом. Теперь он мог слить безгранично

Информация Западного штаба партизанского движения в Центральный штаб партизанского движения, начальнику

Информация Западного штаба партизанского движения в Центральный штаб партизанского движения, начальнику 27 июля 1943 г. Раздел «Как немцы сфабриковали Катынскую авантюру» «Военнопленные, сбежавшие из Смоленского лагеря 20.07.1943 года, как очевидцы — рассказали: Немцы,

Преобразование этничности

Преобразование этничности Этничность — один из возможных элементов, связывающих простое скопление личностей и делающих из них идентифицируемых (и самоидентифицируемых) людей. Она во многом может способствовать развитию национального самосознания и сплоченности.

Глава VI Преобразование Аравии

Глава VI Преобразование Аравии 1К концу 40-х годов разведанные запасы нефти в Саудовской Аравии оценивались в 3 млрд. т, то есть равнялись известным к тому времени запасам США. Дальнейшая разведка и исследования по уточнению открытых ранее месторождений дали результаты,

Читайте также:
Ключ-съёмник для тормозного цилиндра: мастерим своими руками и экономим деньги

Глава 6 Преобразование

Глава 6 Преобразование Кризис – слишком мягкое слово, которым можно описать экономику, доставшуюся Ельцину в 1991 году вместе с президентством. Промышленный сектор был очень большим, безнадежно неэффективным, экологически опасным, отягощенным перебоями в снабжении и

Преобразование вращательного движения в прямолинейное

Кривошипно-шатунные механизмы служат для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Основными деталями кривошипно-шатунного механизма являются: кривошипный вал, шатун и ползун, связанные между собой шарнирно (а). Длину хода ползуна можно получить любую, зависит она от длины кривошипа (радиуса). Если длину кривошипа мы обозначим через букву А, а ход ползуна через Б, то можем написать простую формулу: 2А = Б, или А = Б/2. По этой формуле легко найти и длину хода ползуна и длину кривошипа. Например: ход ползуна Б = 50 мм, требуется найти длину кривошипа А. Подставляя в формулу числовую величину, получим: А = 50/2 = 25 мм, то есть длина кривошипа равна 25 мм.

а – принцип действия кривошипно-шатунного механизма,
б – одно-коленчатый вал, в – много-коленчатый вал,
г – механизм с эксцентриком

В кривошипно-шатунном механизме вместо кривошипного вала часто применяют коленчатый вал. От этого сущность действия механизма не меняется. Коленчатый вал может быть как с одним коленом, так и с несколькими (б, в).

Видоизменением кривошипно-шатунного механизма может быть также эксцентриковый механизм (г). У эксцентрикового механизма нет ни кривошипа, ни колен. Вместо них на вал насажен диск. Насажен же он не по центру, а смещено, то есть эксцентрично, отсюда и название этого механизма – эксцентриковый.

В некоторых кривошипно-шатунных механизмах приходится менять и длину хода ползуна. У кривошипного вала это делается обычно так. Вместо цельного выгнутого кривошипа на конец вала насаживается диск (планшайба). Шип (поводок, на что надевается шатун) вставляется в прорез, сделанный по радиусу планшайбы. Перемещая шип по прорезу, то есть удаляя его от центра или приближая к нему, мы меняем размер хода ползуна.

Ход ползуна в кривошипно-шатунных механизмах совершается неравномерно. В местах “мертвого хода” он самый медленный.

Кривошипно-шатунные – механизмы применяются в двигателях, прессах, насосах, во многих сельскохозяйственных и других машинах.

Кулисные механизмы

Возвратно-поступательное движение в кривошипных механизмах можно передавать и без шатуна. В ползунке, которая в данном случае называется кулисой, делается прорез поперек движения кулисы. В этот прорез вставляется палец кривошипа. При вращении вала кривошип, двигаясь влево и вправо, водит за собой и кулису.

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Кулачковые механизмы

Кулачковые механизмы служат для преобразования вращательного движения (кулачка) в возвратно-поступательное или другой заданный вид движения. Механизм состоит из кулачка – криволинейного диска, насаженного на вал, и стержня, который одним концом опирается на криволинейную поверхность диска. Стержень вставлен в направляющую втулку. Для лучшего прилегания к кулачку, стержень снабжается нажимной пружиной. Чтобы стержень легко скользил по кулачку, на его конце устанавливается ролик.

а – плоский кулачек, б – кулачек с пазом, в – кулачек барабанного типа,
г – серцевидный кулачек, д – простейший кулачек

Но бывают дисковые кулачки другой конструкции. Тогда ролик скользит не по контуру диска, а по криволинейному пазу, вынутому сбоку диска (б). В этом случае нажимной пружины не требуется. Движение ролика со стержнем в сторону осуществляется самим пазом.

Кроме рассмотренных нами плоских кулачков (а), можно встретить кулачки барабанного типа (в). Такие кулачки представляют собой цилиндр с криволинейным пазом по окружности. В пазу установлен ролик со стержнем. Кулачок, вращаясь, водит криволинейным пазом ролик и этим сообщает стержню нужное движение. Цилиндрические кулачки бывают не только с пазом, но и односторонние – с торцовым профилем. В этом случае нажим ролика к профилю кулачка производится пружиной.

В кулачковых механизмах вместо стержня очень часто применяются качающиеся рычаги (в). Такие рычаги позволяют менять длину хода и его направление.

Длину хода стержня или рычага кулачкового механизма можно легко рассчитать. Она будет равна разнице между малым радиусом кулачка и большим. Например, если большой радиус равен 30 мм, а малый 15, то ход будет 30-15 = 15 мм. В механизме с цилиндрическим кулачком длина хода равняется величине смещения паза вдоль оси цилиндра.

Читайте также:
Устройство для чистки салона за 100 рублей своими руками

Благодаря тому, что кулачковые механизмы дают возможность получить разнообразнейшие движения, их часто применяют во многих машинах. Равномерное возвратно-поступательное движение в машинах достигается одним из характерных кулачков, который носит название сердцевидного. При помощи такого кулачка происходит равномерная намотка челночной катушки у швейной машины.

Шарнирно-рычажные механизмы

Часто в машинах требуется изменить направление движения какой-либо части. Допустим, движение происходит горизонтально, а его надо направить вертикально, вправо, влево или под каким-либо углом. Кроме того, иногда длину хода рабочего рычага нужно увеличить или уменьшить. Во всех этих случаях применяют шарнирно-рычажные механизмы.

На рисунке показан шарнирно-рычажный механизм, связанный с другими механизмами. Рычажный механизм получает качательное движение от кривошипно-шатунного и передает его ползуну. Длину хода при шарнирно-рычажном механизме можно увеличить за счет изменения длины плеча рычага. Чем длиннее плечо, тем больше будет его размах, а следовательно, и подача связанной с ним части, и наоборот, чем меньше плечо, тем короче ход.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Механизмы преобразования движения: их назначение и устройство

Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вида движения или его характеристик от одного к другому.

К механизмам преобразования движения относятся:

  • винтовой применяют для преобразования вращательного движения в поступательное (состоит из ходового винта (с трапецеидальной, реже с прямоугольной резьбой) и гайки; если винт закреплён, то при его вращении гайка движется по нему и, наоборот, если гайка неподвижно закреплена, то винт, вращаясь, ввинчивается в гайку, перемещаясь в осевом направлении; примеры — механизм подачи в станочном оборудование, домкрат, пресс);
  • реечный применяют для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного во вращательное (состоит из шестерни и прямолинейной зубчатой рейки — развёрнутого зубчатого колеса, начальный диаметр которого увеличен до бесконечности; если рейку закрепить неподвижно, а шестерню привести во вращение, то она будет совершать сложное движение, то есть вращаться вокруг оси и передвигаться поступательно вдоль рейки; примеры — механизм перемещения суппорта токарного станка, механизм перемещения шпинделя сверлильного станка);
  • кулачковый применяют для преобразования вращательного движения в поступательное (ведущим звеном является кулачок, а ведомым — штанга, рычаг, толкатель; характер движения штанги (направление и величина хода) зависит от формы и устройства кулачка);
  • кривошипно-шатунный применяют для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое при помощи шатуна и кривошипа преобразуется во вращательное движение вала);
  • кулисный является разновидностью кривошипно-шатунного (в шестерне имеется прорез, в котором можно передвигать в радиальном направлении и закреплять палец, на который насажен ползун, входящий в прорез кулисы; при вращении шестерни вместе с ней движется и палец, который увлекает за собой кулису; кулиса пальцем соединена с рычагом, приводящим в возвратно-поступательное движение рабочий орган);
  • храповой применяют для преобразования непрерывного вращательного движения ведущего звена в прерывистое движение ведомого звена (собачка, закреплённая на планке, совершает колебательное движение, передаваемое ей шатуном; поворачиваясь на определённый угол (величину угла можно регулировать, передвигая кривошипный палец), собачка захватывает зубья храпового колеса, перемещая его периодически в одном направлении; в обратном направлении колесо поворачиваться не может, так как собачка, упираясь в зубья храпового колеса, препятствует вращению его в этом направлении).

Вопросы для контроля

  1. Каково назначение механизмов преобразования движения?
  2. Какие существуют механизмы преобразования движения?
Подобные посты
Трение, его виды. Трение скольжения и трение качения. Сила и коэффициент трения. Борьба с износом трущихся деталей

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Трение (фрикционное взаимодействие) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибология (механика фрикционного взаимодействия). 5 2 голоса Рейтинг статьи

Виды деформаций деталей: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Деформация – изменение формы, размеров тела под действием приложенных к нему сил. Линейная деформация – изменение линейных размеров тела, его рёбер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трёх взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объёмной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объёма тела. […]

Читайте также:
Меняем ниппель на колесе своими руками: оригинальное решение
Передаточное число и отношение, редукторы

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Передаточное число — отношение числа зубьев зубчатого колеса с большим числом зубьев (колеса) к числу зубьев зубчатого колеса с меньшим числом зубьев (шестерни). [1] Передаточное отношение — отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала. 1 1 голос Рейтинг статьи

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Новинка

Книга «Управление отказами оборудования. Часть II: Анализ и профилактика»

Вторая часть издания о новом перспективном направлении в сфере управления производственными активами промышленных предприятий – методологии управления отказами оборудования.

Подписка

Рубрики

    (1) (16) (102) (25) (18) (42)
      (9) (13) (4) (13)
      (28)
      (5) (18)
      (47) (38) (27) (11)
      (8) (2) (33) (2) (5) (3) (109)

    Полезные ресурсы

    Jobsora – сервис, который агрегирует вакансии

    Jooble – международный сайт по поиску работы

    Права на материалы, размещённые на сайте Ассоциации эффективного управления производственными активами (Ассоциации EAM), принадлежат их законным владельцам. Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав на них, но Ваше авторство не было указано или Вы возражаете против их использования на сайте Ассоциации EAM, пожалуйста, свяжитесь с Администратором сайта, отправив уведомление на адрес электронной почты admin@eam.su. Материалы будут скорректированы или удалены в максимально короткие сроки.
    При использовании информации, размещённой на сайте Ассоциации EAM, активная ссылка на https://eam.su обязательна.
    Используя сайт Ассоциации EAM посредством любого устройства и при коммуникации в любой форме, а также предоставляя Администратору сайта персональные данные, Пользователь дает согласие на их обработку в соответствии с Политикой конфиденциальности.
    Copyright © Александр Сидоров 2012-2022

    Мы используем файлы cookie на нашем Сайте, чтобы предоставить Вам наиболее релевантный опыт, запоминая Ваши предпочтения и повторные посещения. Нажав “Принять все”, Вы даете согласие на использование ВСЕХ файлов cookie. Однако вы можете посетить “Настройки файлов cookie”, чтобы предоставить контролируемое согласие.

    Слесарь-ремонтник

    Механизмы, преобразующие движение: реечный, винтовой, кривошипно-шатунный, эксцентриковый и кулачковый. Механизмы для бесступенчатого регулирования частоты вращения

    1. 1 страница

    К механизмам преобразования движения относятся винтовой, реечный, кулачковый, кривошипно-шатунный, кулисный и храповой. Все они преобразуют один вид движения в другой – вращательное движение в поступательное или, наоборот, поступательное во вращательное.

    Винтовой механизм состоит из винта и гайки. Винты, применяемые в механизмах преобразования движения, называют ходовыми. Изготовляют их в большинстве случаев с трапецеидальной резьбой и реже с прямоугольной (ленточной). Как правило, винтовые механизмы применяют для преобразования вращательного движения в поступательное. Если винт закреплен, то при его вращении гайка движется по нему и, наоборот, если гайка неподвижно закреплена, то винт, вращаясь, ввинчивается в гайку, перемещаясь в осевом направлении. Винты изготовляют с одним, двумя, тремя и четырьмя заходами. Если винт однозаходный, то за один полный оборот его гайка переместится в продольном направлении на величину шага резьбы (на один виток), а если винт двухзаходный, гайка переместится на два витка, то есть на два шага, и т.д.

    Примерами винтовых механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное и применяемых в режущих станках, являются механизмы подачи суппорта токарно-винторезного станка в продольном направлении и салазок в продольном и поперечном направлениях, а также механизмы подъема столов фрезерного и вертикально-сверлильного станков.

    Винтовой механизм может быть также использован для преобразования поступательного движения во вращательное.

    Винтовые механизмы применяют не только для преобразования движения, но и для передачи усилий в различных подъемниках, домкратах, прессах и т.п. В таких механизмах винт называют тяговым. Тяговые винты изготовляют преимущественно с упорной резьбой, а иногда с круглой.

    40

    Рис.30 Винтовой механизм

    Реечный механизм – один из наиболее распространенных в технике, применяемых для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, поступательного во вращательное. Он состоит из шестерни и прямолинейной зубчатой рейки. Рейка – это развернутое зубчатое колесо, начальный диаметр которого увеличен до бесконечности.

    Таким образом, если рейку закрепить неподвижно, а шестерню привести во вращение, то она будет совершать сложное движение, то есть вращаться вокруг оси и передвигаться поступательно вдоль рейки. За один оборот вокруг оси шестерня, а вместе с ней и прикрепленный к ней механизм передвинутся на расстояние, равное длине начальной окружности, то есть произведению шага на количество зубьев. Для определения пути, пройденного механизмом за определенный промежуток времени, следует перемножить шаг рейки, количество зубьев шестерни и количество оборотов, совершенных шестерней за этот промежуток времени.

    С помощью такого механизма осуществляется продольное перемещение суппорта токарного станка, в котором рейка прикреплена неподвижно к станине, а шестерня, размещенная в фартуке, вращаясь вокруг оси, перекатывается по рейке и перемещает вместе с собой фартук и суппорт. Примером применения механизма, в котором вращательное движение шестерни преобразуется в поступательное движение рейки, является перемещение шпинделя сверлильного станка.

    36

    Рис.31 Реечный механизм

    Кривошипно-шатунный механизм используют для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Принцип его действия заключается в том, что поршень под действием сжатых газов совершает возвратно-поступательное движение, которое при помощи шатуна и кривошипа преобразуется во вращательное движение вала. Вал совершает один полный оборот за два хода поршня: от верхнего крайнего положения до нижнего под действием сжатых газов и от нижнего крайнего положения до верхнего под давлением сил инерции.

    37

    Рис.32 Кривошипно-шатунный механизм

    Кулачковый механизм применяется для преобразования вращательного движения в поступательное. Кулачковые механизмы очень разнообразны по устройству, конструкции и назначению. Ведущим звеном кулачкового механизма является кулачок, а ведомым – штанга, рычаг, толкатель.

    Характер движения штанги (направление и величина хода) зависит от формы и устройства кулачка, или, как его называют в станках-автоматах, копира (от слова копировать). Ведь штанга копирует движение, заданное на копире (кулачке). Эксцентриковый механизм предназначен для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Главной частью эксцентрикового механизма является эксцентрик, выполненный в виде круглого диска, насаженного на вал. Однако ось диска не совпадает с осью вала. Снаружи эксцентрик охвачен хомутом, в котором он свободно вращается. При вращении эксцентрика ползун совершает возвратно-поступательное движение.

    38

    Рис.33 Кулачковый механизм

    Подобно кривошипно-ползунному ра­ботает эксцентриковый механизм, в котором роль кривошипа выполняет эксцентрик, укрепленный на ведущем валу. Цилиндрическая поверхность эксцентрика 2 (рис.34) свободно охваты­вается хомутом 1 и бугелем 3, к кото­рому прикреплен шатун 4, передаю­щий во время вращения ведущего ва­ла поступательное движение ползуну 5. В отличие от кривошипно-ползунного эксцентриковый механизм не может преобразовывать возвратно-поступательное движение ползуна во вращательное движение эксцентрика вследствие того, что между хомутом и эксцентриком, несмотря на наличие смазки, остается достаточное трение, чтобы препятствовать движению.

    По этой причине эксцентриковый механизм применяют только в тех машинах, где необходимо враща­тельное движение преобразовывать в возвратно-поступательное движе­ние и создавать небольшой ход ис­полнительному органу при значи­тельных силах. К таким машинам относятся штампы, прессы и др.

    39

    Рис.34 Эксцентриковый механизм

    Передачи выполняют с постоянным или переменным (регулируемым) передаточным отношением. Как те, так и другие широко распространены. Регулирование передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование выполняют в коробках скоростей с зубчатыми колесами, в ременных передачах со ступенчатыми шкивами и т.п.; бесступенчатое регулирование – с помощью фрикционных или цепных вариаторов. Применение того или иного способа регулирования передаточного отношения зависит от конкретных условий работы машины, которую обслуживает передача.

    Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, тек и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным к.п.д. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатии катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.

    Бесступенчатое регулирование вследствие возможности выбора оптимального процесса способствует повышению производительности и качественных показателей работы машины.

    35

    Рис.35 Фрикционная бесступенчатая передача с раздвижными шкивами

    Возвратно-поступательный механизм: виды, устройство, применение

    Усилие от источника к исполнительному органу может передаваться самым различным образом. Довольно большое распространение получили варианты исполнения, предназначение которых заключается в преобразовании вращательно движения в возвратно-поступательное. Подобный механизм сегодня устанавливается крайне часто. Рассмотрим разновидности, область применения и многие другие моменты подробнее.

    Возвратно-поступательный механизм

    Механизм возвратно-поступательного движения

    Передача усилия от источника к конечному устройству может проводится самым различным образом. Возвратно поступательный механизм обладает следующими особенностями:

    1. В большинстве случаев он устанавливается при создании обрабатывающего оборудования, к примеру станка, у которого инструмент может одновременно получать вращение и перемещаться в нескольких плоскостях.
    2. Создаваемая конструкция должна быть рассчитана на достаточно длительный эксплуатационный срок. Для этого используется износостойкий материал, который может выдержать длительное воздействие.
    3. Уделяется внимание длительности эксплуатации. Привод может служить определенное количество циклов или времени.
    4. Немаловажным параметром назовем компактность. Слишком большие механизмы возвратно-поступательного движения увеличивают вес конструкции, делают ее более громоздкой.
    5. Ремонтопригодность считается важным параметром, который должен учитываться. При длительной эксплуатации приходится проводить замену износившихся элементов.

    Основные эксплуатационные характеристики во многом зависят от принципа действия механизма возвратно-поступательного перемещения. Именно поэтому следует каждый рассматривать подробно.

    Типы передач для поступательного движения

    Встречается довольно большое количество различных устройств, которые могут применяться для преобразования передаваемого усилия. Большое распространение получили следующие варианты:

    1. Кривошипно-шатунные может применяться для преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и наоборот. В качестве основных элементов применяется кривошипный вал, ползун, шатун и специальный элемент кривошипа. Для расчета момента и других параметров могут использоваться различные формулы. В качестве основного элемента также могут использовать коленчатый вал, который имеет одну или несколько ступеней. Они получили весьма широкое распространение, к примеру, двигатели или насосы, сельскохозяйственная техника. При изготовлении основных деталей, как правило, применяется сталь с высокой коррозионной стойкостью.
    2. Кулисные конструкции получили весьма широкое распространение, так как усилие передается без шатуна. В подобном случае ползун напоминает кулису, в которой делается специальное отверстие. На момент вращения кривошипного вала кулиса двигается вправо и налево. В некоторых случаях вместе кулисы применяется стержень с насаженной втулкой. Для обеспечения контакта применяется прижимная пружина. Существенно повысить качество работы устройства можно за счет установки ролика на конце устройства.
    3. Кулачковые варианты исполнения применяются для преобразования вращательного перемещения в возвратно-поступательное. Основным элементом конструкции можно назвать кулачки, а также стержень, криволинейный диск. Для направления положения стержня устанавливается втулка, которая характеризуется весьма высокой точностью позиционирования. Снизить степень трения поверхности можно за счет ролика. В некоторых случаях вместо стержня устанавливается касающийся рычаг. Основные параметры могут быть рассчитаны самостоятельно. Механизм возвратно-поступательного движения рассматриваемого типа применяется в самых различных случаях, к примеру, в механизированном оборудовании.
    4. Шарнирно-рычажные устройства устанавливаются в том случае, если нужно сменить направление движение в какой-либо части устройства. Примером можно назвать ситуация, когда вертикальное перемещение следует перенаправлять в горизонтальное. Кроме этого, в некоторых случаях нужно провести увеличение или уменьшение хода.

    Линейная электрическая машина возвратно-поступательного действия

    Приведенная выше информация указывает на то, что встречается просто огромное количество различных вариантов исполнения механизмов. Выбор проводится по самым различным критериям, которые должны учитываться.

    Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения в прямолинейное

    Также механизмы возвратно поступательного движения могут применяться для создания условий прямолинейного перемещения исполнительного органа. Ключевыми моментами подобного варианта исполнения назовем:

    1. Существенно повышается надежность.
    2. При изготовлении применяются материалы, характеризующие повышенной износостойкостью.
    3. Подобные механизмы несколько схожи с теми, которые проводят преобразование вращения в возвратно-поступательное перемещение.

    Многие конструкции работают на основе применения прямолинейного перемещения. Именно поэтому они получили весьма широкое распространение.

    Возвратно-поступательный механизм своими руками

    Существенно сэкономить можно путем создания возвратно-поступательного механизма своими руками. В некоторых случаях его делают из дрели, в других для передачи вращающего крутящего момента используется электрический двигатель.

    Возвратно-поступательный привод

    Особенностями назовем нижеприведенные моменты:

    1. Большинство конструкций самостоятельно изготовить не получается, так как требуемые детали характеризуются высокой сложностью. Примером можно назвать сочетание кривошипного вала и шестерни.
    2. Во всех случаях должны проводится расчеты, так как в противном случае обеспечить требуемые параметры не получается.
    3. Изготовить конструкцию рассматриваемого типа можно только при наличии специального оборудования. Если устройство сделано своими силами, то его реальные параметры от расчетных могут существенно отличаться.

    В целом можно сказать, что рассматриваемая задача довольно сложна в исполнении. Именно поэтому работу должны проводить исключительно профессионалы, которые могут провести сложные расчеты, а также изготовить требуемые детали.

    Область применения

    Привод рассматриваемого типа встречаются в самых различных областях. При этом:

    1. Чаще всего привод устанавливается в станке, предназначенный для обработки металла и дерева.
    2. Некоторые инструмента также основаны на преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное. Примером можно назвать ударную дрель или перфораторы, которые сегодня распространены.
    3. В промышленности можно встретить транспортеры, конструкции для подъема и опускания различного продукта.

    Единственным, но существенным недостатком можно назвать довольно большие размеры устройства. Кроме этого, нужно обеспечивать качественную смазку, так как трение становится причиной нагрева и износа.

    Механизмы для преобразования движения

    Механизмы, преобразующие движение: зубчато-реечный, винтовой, кривошипный, кулисный, кулачковый. Их детали, характеристики и особенности целевого использования в различных отраслях производства и легкой промышленности. Схемы их работы в различных машинах.

    Рубрика Производство и технологии
    Вид реферат
    Язык русский
    Дата добавления 19.01.2010
    Размер файла 17,9 K

    Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    1. Механизмы для преобразования движения

    Механическая энергия многих машин-двигателей обычно представляет собой энергию вращательного вала. Однако не во всех станках и механизмах рабочие органы также совершают вращательное движение. Зачастую им необходимо сообщить поступательное или возвратно-поступательное движения. Возможна и обратная картина. В подобных случаях применяют механизмы, преобразующие движение. К ним относятся: зубчато-реечный, винтовой, кривошипно-шатунный, кулисный и кулачковый механизмы.

    1.1 Зубчато-реечный механизм

    Зубчато-реечный механизм состоит из зубчатого цилиндрического колеса и зубчатой рейки – планки с нарезанными на ней зубьями. Такой механизм можно использовать для различных целей: вращая зубчатое колесо на неподвижной оси, перемещать поступательно рейку (например, в реечном домкрате, в механизме подачи сверлильного станка); обкатывая колесо по неподвижной рейке, перемещать ось колеса относительно рейки (например, при осуществлении продольной подачи суппорта в токарном станке).

    1.2 Винтовой механизм

    Для преобразования вращательного движения в поступательное очень часто применяется механизм, основными частями которого являются винт и гайка. Такой механизм применяют в различных конструкциях:

    гайка (внутренняя резьба нарезана в корпусе) неподвижна, винт вращается и одновременно поступательно перемещается;

    гайка неподвижна, винт вращается и одновременно поступательно перемещается с салазками. Салазки шарнирно соединены с винтом и могут совершать возвратно-поступательное движение в зависимости от направления движения винта по направляющим;

    винт закреплен так, что может лишь вращаться, а гайка (в данном случае салазки) лишена возможности вращаться, так как ее нижняя (или другая) часть установлена между направляющими. В этом случае гайка (салазки) будет перемещаться поступательно.

    В перечисленных винтовых механизмах применяются резьбы. различного профиля, чаще всего прямоугольная и трапецевидная (к примеру в слесарных тисках, домкратах и т. п.). Если угол подъема винтовой линии небольшой, то ведущим движением является вращательное. При очень большом угле подъема винтовой линии возможно преобразование поступательного движения во вращательное и тому примером может служить быстродействующая отвертка.

    1.3 Кривошипный механизм

    Крипошип – звено кривошипного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. Кривошип (I) имеет цилиндрический выступ – шип 1, ось которого смещена относительно оси вращения кривошипа на расстояние г, которое может быть постоянным или регулируемым. Более сложным вращающимся звеном кривошипного механизма является коленчатый вал. Эксцентрик (III) – диск, насаженный на вал с эксцентриситетом, то есть со смещением оси диска относительно оси вала. Эксцентрик можно рассматривать как конструктивную разновидность кривошипа с малым радиусом.

    Кривошипный механизм – механизм, преобразующий один вид движения в другой. Например, равномерно вращательное – в поступательное, качательное, неравномерное вращательное и т. д. Вращающееся звено кривошипного механизма, выполненное в виде кривошипа или коленчатого вала, связано со стойкой и другим звеном вращательными кинематическими парами (шарнирами). Принято различать подобные механизмы на кривошипно-шатунные, кривошипно-коромысловые, кривошипно-кулисные и др. в зависимости от характера движения и наименования того звена, в паре с которым работает кривошип.

    Используются кривошипные механизмы в поршневых двигателях, насосах, компрессорах, прессах, в приводе движения металлорежущих станках и других машинах.

    Кривошипно-шатунный механизм – один из самых распространенных механизмов преобразования движения. Его применяют как для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (например, поршневые насосы), так и для преобразования возвратно-поступательного во вращательное (например, двигатели внутреннего сгорания).

    Шатун – деталь кривошипно-шатунного (ползунного) механизма, передающая движение поршня или ползуна на кривошип коленчатого вала. Часть шатуна, служащая для присоединения к коленчатому валу, называется кривошипной головкой, а противоположная часть – поршневой (или ползунной) головкой.

    Механизм состоит из стойки 1,кривошипа2, шатуна 3 и ползуна 4. Кривошип совершает непрерывное вращение, ползун – возвратно-поступательное движение, а: шатун – сложное, плоско-параллельное движение.

    Полный ход ползуна получается равным удвоенной длине кривошипа. Рассматривая перемещения ползуна из одного положения в другое, нетрудно увидеть, что при повороте кривошипа на равные углы ползун проходит разное расстояние: при движении от крайнего положения к среднему участки пути ползуна увеличиваются, а при движении от среднего положения к крайнему – уменьшаются. Это свидетельствует о том, что при равномерном движении кривошипа ползун движется неравномерно. Так скорость движения ползуна меняется от нуля в начале его движения и достигает наибольшей величины, когда кривошип и шатун образуют между собой прямой угол, затем снова уменьшается до нуля при другом крайнем положении.

    Неравномерность хода ползуна вызывает появление сил инерции, оказывающих отрицательное влияние на весь механизм. В этом главный недостаток кривошипно-ползунного механизма.

    В некоторых кривошипно-шатунных механизмах возникает необходимость в обеспечении прямолинейности движения поршневого штока 4. Для этого между кривошипом 1, шатуном 2 и ползуном 5 используют так называемый крейцкопф 3, воспринимающий на себя качательные движения шатуна (4 – шток промежуточный).

    Эксцентриковый механизм. Подобно кривошипно-ползунному работает эксцентриковый механизм, в котором роль кривошипа выполняет эксцентрик, укрепленный на ведущем валу. Цилиндрическая поверхность экс – центрика 2 свободно охватывается хомутом 1 и бугелем 3, к которому прикреплен шатун 4, передающий во время вращения ведущего вала поступательное движение ползуну 5. В отличие от кривошипно-ползунного эксцентриковый механизм не может преобразовывать возвратно-поступательное движение ползуна во вращательное движение эксцентрика вследствие того, что между хомутом и эксцентриком, несмотря на наличие смазки, остается достаточное трение, чтобы препятствовать движению.

    По этой причине эксцентриковый механизм применяют только в тех машинах, где необходимо вращательное движение преобразовывать в возвратно-поступательное движение и создавать небольшой ход исполнительному органу при значительных силах. К таким машинам относятся штампы, прессы и др.

    Кривошипно-коромысловый механизм. Коромысло – звено рычажного механизма и представляет собой деталь в виде двуплечевого рычага, качающегося около средней неподвижной оси на стойке. Кривошип 1 может совершать вращательное движение. Кинематическая цепочка: криво шип 1, шатун 2 и коромысло 3, связанная шарнирными сочленениями, заставляет коромысло совершать качательные движения вокруг неподвижной оси на стойке.

    Применяют кривошипно-коромысловый механизм в рессорных подвесках паровозов, вагонов, в конструкциях машин для испытания материалов, весов, буровых станков и др.

    1.4 Кулисный механизм

    Кулиса 1 – звено (деталь) кулисного механизма, снабженное прямолинейной или дугообразной прорезью, в которой перемещается небольшой ползун – кулисный камень 2. Кулисный механизм – рычажный механизм, преобразующий вращательное или карательное движения в возвратно-поступательное и наоборот. По виду движения различают кулисы: вращающиеся, качающиеся и прямолинейно движущиеся (3 – отверстие, через которое вставляется и удаляется кулисный камень).

    Кривошипно-кулисный механизм. На рис. 38, I показано, что вокруг неподвижной оси вращается кривошип 3, шарнирно соединенный одним концом с ползуном (кулисным камнем) 2. При этом ползун начинает скользить (перемещаться) в продольном прямолинейном пазу, прорезанном в рычаге (кулисе) 1, и поворачивать его вокруг неподвижной оси. Длина кривошипа позволяет придать кулисе вращательное движение. Подобные механизмы служат для преобразования равномерного вращательного движения кривошипа в неравномерное вращательное движение кулисы, но если при этом длина кривошипа равна расстоянию между осями опор кривошипа и кулисы, то получается кривошипно-шатунный механизм с равномерно вращающейся кулисой.

    Кривошипно-кулисный механизм с качающейся кулисой (рис. 38, II) служит для преобразования вращательного движения кривошипа 3 в качательное движение кулисы 1 и при этом происходит быстрый ход при движении ползуна в одну сторону и медленный – в другую. Механизм широко применяется в металлорежущих станках, например: в поперечно-строгальных, зубодолбежных и др.

    Кривошипно-кулисный механизм с поступательно движущейся кулисой (рис. 38, III) служит для преобразования вращательного движения кривошипа 3 в прямолинейно-поступательное движение кулисы 1. В механизме кулиса может быть расположена вертикально или наклонно. Применяется такой механизм для малых длин хода и находит широкое применение в счетных машинах (синусный механизм)

    1.5 Кулачковый механизм

    Кулачок – деталь кулачкового механизма с профилированной поверхностью скольжения, чтобы при своем вращательном движении передавать сопряженной детали (толкателю или штанге) движение с заданным законом изменения скорости. Геометрическая форма кулачков может быть различной: плоской, цилиндрической, конической, сферической и болеесложной.

    Кулачковые механизмы – преобразующие механизмы, изменяющие характер движения, В машиностроении широко распространены кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движение в возвратно-поступательное и возвратно-качательное. Кулачковые механизмы (рис. 39 и 40), как и другие виды механизмов, подразделяют на плоские и пространственные.

    Кулачковые механизмы применяют для выполнения различных операций в системах управления рабочим циклом технологических машин, станков, двигателей и т. д. Основным элементом системы газораспределения двигателя внутреннего сгорания является простейший кулачковый механизм. Механизм состоит из кулачка 1, штанги 2, связанной с рабочим органом, и стойки, поддерживающей в пространстве звенья механизма и обеспечивающей каждому звену соответствующие степени свободы. Ролик 3, устанавливаемый в некоторых случаях на конце штанги, не влияет на закон движения звеньев механизма. Штанга, совершающая поступательное движение, называется толкателем 2, & вращательное – коромыслом 4. При непрерывном движении кулачка толкатель совершает прерывное поступательное, а коромысло – прерывное вращательное движения.

    Обязательным условием нормальной работы кулачкового механизма является постоянное касание штанги и кулачка (замыкание механизма). Замыкание механизма может быть силовым и геометрическим. В первом случае замыкание обычно обеспечивается пружиной 5, прижимающей штангу к кулачку, во втором – конструктивным оформлением толкателя, особенно, его рабочей поверхности. К примеру, толкатель с плоской поверхностью касается кулачка разными точками, потому его применяют только в случае передачи малых усилий.

    В машинах легкой промышленности для обеспечения весьма сложного взаимосвязанного движения деталей,

    В машинах легкой промышленности для обеспечения весьма сложного взаимосвязанного движения деталей, наряду с простейшими плоскими, применяют пространственные кулачковые механизмы. В пространственном кулачковом механизме можно увидеть типичный пример геометрического замыкания – цилиндрический кулачок с профилем в виде паза, в который входит ролик толкателя.

    При выборе типа кулачкового механизма стараются остановиться на применении плоских механизмов, имеющих значительно меньшую стоимость по сравнению с пространственными, и во всех случаях, когда это возможно, используют штангу качающейся конструкции, так как штангу (коромысло) удобно устанавливать на опоре с применением подшипников качения. Кроме того, в этом случае габаритные размеры кулачка и всего механизма в целом могут быть меньше.

    Изготовление кулачковых механизмов с коническими и сферическими кулачками является сложным техническим и технологическим процессом, а потому и дорогим. Поэтому такие кулачки применяют в сложных и точных приборах.

    Подобные документы

    Основные характеристики, способ действия и виды механизмов преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот: винтовой, зубчато-реечный, кулачковый, кривошипно-шатунный, кулисный, эксцентриковый, храповой, мальтийский и планетарный.

    презентация [3,7 M], добавлен 28.12.2010

    Конструкция винтового механизма, используемого для преобразования вращательного движения в поступательное. Кинематические закономерности в зубчато-реечном механизме. Принципы работы кулачкового, кривошипно-шатунного, кулисного и храпового механизмов.

    презентация [4,6 M], добавлен 09.02.2012

    Применение шарнирно-рычажных механизмов, классификация звеньев по виду движения. Кулачковые механизмы: принцип действия, наименование звеньев. Многозвенные механические передачи. Трение в винтовой паре, цапфах и пятах. Расчет подшипников качения.

    контрольная работа [388,7 K], добавлен 25.02.2011

    Виды движений, их основные характеристики и передаточные механизмы. Вращательное движение в машинах. Разновидности передач, особенности устройства, специфика работы и сфера применения в технике. Достоинства и недостатки механизмов, их назначение.

    реферат [5,7 M], добавлен 10.11.2010

    Шарнирно-рычажные механизмы применяются для преобразования вращательного или поступательного движения в любое движение с требуемыми параметрами. Фрикционные – для изменения скорости вращательного движения или преобразования вращательного в поступательное.

    реферат [1,1 M], добавлен 15.12.2008

    Назначение и классификация батанных механизмов: кривошипные и с кулачковым приводом. Технологические и технические требования к механизмам. Схема батанного механизма челночного ткацкого станка. График направления движения батана, ускорения и сил инерции.

    контрольная работа [711,5 K], добавлен 20.08.2014

    Изучение и анализ деятельности предприятия легкой промышленности – швейной фабрики “Бердчанка”. Функции, состав и оборудование экспериментального цеха, особенности подготовительного производства. Организация работы раскройного и швейного цехов фабрики.

    Поступательное и вращательное движение

    Первые два из них – простейшие, а остальные представляют как комбинацию основных движений.

    Поступательное криволинейное движение. Угол поворота тела

    Поступательным называют движение твердого тела, при котором любая прямая, проведенная в нем, двигается, оставаясь параллельной своему начальному направлению.

    Прямолинейное движение является поступательным, но не всякое поступательное будет прямолинейным. При наличии поступательного движения путь тела представляют в виде кривых линий.

    Поступательное криволинейное движение. Угол поворота тела

    Рисунок 1 . Поступательное криволинейное движение кабин колеса обзора

    Свойства поступательного движения определяются теоремой: при поступательном движении все точки тела описывают одинаковые траектории и в каждый момент времени обладают одинаковыми по модулю и направлению значениями скорости и ускорения.

    Следовательно, поступательное движение твердого тела определено движением любой его точки. Это сводится к задаче кинематики точки.

    Если имеется поступательное движение, то общая скорость для всех точек тела υ → называется скоростью поступательного движения, а ускорение a → – ускорением поступательного движения. Изображение векторов υ → и a → принято указывать приложенными в любой точке тела.

    Понятие о скорости и ускорении тела имеют смысл только при наличии поступательного движения. В других случаях точки тела характеризуются разными скоростями и ускорениями.

    Вращательное движение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси – это движение всех точек тела, находящихся в плоскостях, перпендикулярных неподвижной прямой, называемой осью вращения, и описывание окружностей, центры которых располагаются на этой оси.

    Чтобы определить положение вращающегося тела, необходимо начертить ось вращения, вдоль которой направляется ось A z , полуплоскость – неподвижную, проходящую через тело и движущуюся с ним, как показано на рисунке 2 .

    Поступательное криволинейное движение. Угол поворота тела

    Рисунок 2 . Угол поворота тела

    Положение тела в любой момент времени будет характеризоваться соответствующим знаком перед углом φ между полуплоскостями, который получил название угол поворота тела. При его откладывании, начиная от неподвижной плоскости (направление против хода часовой стрелки), угол принимает положительное значение, против плоскости – отрицательное. Измерение угла производится в радианах. Для определения положения тела в любой момент времени следует учитывать зависимость угла φ от t , то есть φ = f ( t ) . Уравнение является законом вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

    При наличии такого вращения значения углов поворота радиус-вектора различных точек тела будут аналогичны.

    Вращательное движение твердого тела характеризуется угловой скоростью ω и угловым ускорением ε .

    Уравнения вращательного движения получают из уравнений поступательного, используя замены перемещения S на угловое перемещение φ , скорость υ на угловую скорость ω , а ускорение a на угловое ε .

    Вращательное и поступательное движение. Формулы

    Поступательное Вращательное
    Равномерное
    s = υ · t φ = ω · t
    υ = c o n s t ω = c o n s t
    a = 0 ε = 0
    Равнопеременное
    s = υ 0 t ± a t 2 2 φ = ω 0 t ± ε · t 2 2
    υ = υ 0 ± a · t ω = ω 0 ± ε · t
    a = c o n s t ε = c o n s t
    Неравномерное
    s = f ( t ) φ = f ( t )
    υ = d s d t ω = d φ d t
    a = d υ d t = d 2 s d t 2 ε = d ω d t = d 2 φ d t 2

    Задачи на вращательное движение

    Дана материальная точка, которая движется прямолинейно соответственно уравнению s = t 4 + 2 t 2 + 5 . Вычислить мгновенную скорость и ускорение точки в конце второй секунды после начала движения, среднюю скорость и пройденный за этот промежуток времени путь.

    Дано: s = t 4 + 2 t 2 + 5 , t = 2 с .

    Найти: s ; υ ; υ ; α .

    Решение

    s = 2 4 + 2 · 2 2 + 5 = 29 м .

    υ = d s d t = 4 t 3 + 4 t = 4 · 2 3 + 4 · 2 = 37 м / с .

    υ = ∆ s ∆ t = 29 2 = 14 , 5 м / с .

    a = d υ d t = 12 t 2 + 4 = 12 · 2 2 + 4 = 52 м / с 2 .

    Ответ: s = 29 м ; υ = 37 м / с ; υ = 14 , 5 м / с ; α = 52 м / с 2

    Задано тело, вращающееся вокруг неподвижной оси по уравнению φ = t 4 + 2 t 2 + 5 . Произвести вычисление мгновенной угловой скорости, углового ускорения тела в конце 2 секунды после начала движения, средней угловой скорости и угла поворота за данный промежуток времени.

    Дано: φ = t 4 + 2 t 2 + 5 , t = 2 с .

    Найти: φ ; ω ; ω ; ε .

    Решение

    φ = 2 4 + 2 · 2 2 + 5 = 29 р а д .

    ω = d φ d t = 4 t 3 + 4 t = 4 · 2 3 + 4 · 2 = 37 р а д / с .

    ω = ∆ φ ∆ t = 29 2 = 14 , 5 р а д / с .

    ε = d ω d t = 12 2 + 4 = 12 · 2 2 + 4 = 52 р а д / с 2 .

    Ответ: φ = 29 р а д ; ω = 37 р а д / с ; ω = 14 , 5 р а д / с ; ε = 52 р а д / с 2 .

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: