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機械動圖更加直觀的表達機構運動過程及其原理,這期我們就通過機械動圖來解釋一些機構的工作原理。
01 飛機的星型發動機
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星型發動機是一種氣缸環繞曲軸呈星型排列的一種活塞式發動機,氣缸數多為奇數。它可靠性高,重量輕,功率提升潛力大,維修性和生存性也不錯。在噴氣發動機出現之前,活塞式飛機發動機大多採用星型設計,因其曲軸短戰場生存性強,再因其結構緊湊佔用飛機空間小而被艦載機廣泛使用;其餘發動機則採用V型設計,現代的一些輕型飛機則採用直列或水平對置型發動機。
02 四衝程發動機
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四衝程汽油機的工作循環由4個活塞行程組成,即進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程。
四衝程汽油機工作原理是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣,在進氣行程被吸入汽缸,混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能,高溫高壓的氣體作用於活塞頂部,推動活塞作往復直線運動,通過連杆、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四衝程汽油機在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內完成一個工作循環。
03 斯特林發動機
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斯特林發動機是倫敦的牧師羅巴特 斯特林於1816年發明的,所以命名為"斯特林發動機"。斯特林發動機是獨特的熱機,因為他們實際上的效率幾乎等於理論最大效率,稱為卡諾循環效率。斯特林發動機是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產生動力的。這是一種外燃發動機,使燃料連續地燃燒,蒸發的膨脹氫氣(或氦)作為動力氣體使活塞運動,膨脹氣體在冷氣室冷卻,反覆地進行這樣的循環過程。
斯特林發動機工作原理:它是一種外燃的、閉式循環往復活塞式熱力發動機,熱氣機可用氫、氮、氦或空氣等作為工質,按斯特林循環工作。在熱氣機封閉的氣缸內充有一定容積的工質。氣缸一端為熱腔,另一端為冷腔。工質在低溫冷腔中壓縮,然後流到高溫熱腔中迅速加熱,膨脹作功燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒,通過加熱器傳給工質,工質不直接參與燃燒,也不更換。
04 水平對置發動機
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水平對置發動機,發動機活塞平均分布在曲軸兩側,在水平方向上左右運動。使發動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低,車輛行駛更加平穩,發動機安裝在整車的中心線上,兩側活塞產生的力矩相互抵消,大大降低車輛在行駛中的振動,使發動機轉速得到很大提升,減少噪音。
水平對置發動機優點:發動機活塞平均分布在曲軸兩側,在水平方向上左右運動。使發動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低,車輛行駛更加平穩,發動機安裝在整車的中心線上,兩側活塞產生的力矩相互抵消,大大降低車輛在行駛中的振動,使發動機轉速得到很大提升,減少噪音。
水平對置發動機缺點:除了因為水平對置結構較為複雜外,還有如機油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因為重力的原因,會使機油流到底部,使一邊氣缸得不到充分的潤滑。顯然保時捷和斯巴魯都很好的解決了眾多技術難題,但高精度的製造要求也帶來了更高的養護成本,並且由於機體較寬,因而並不利於布局。
05 凸輪式間歇運動機構
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凸輪式間歇運動機構主要是由凸輪和裝有滾子的分度盤組成,通過凸輪推動分度盤步進運動。該機構把凸輪的連續轉動轉換為分度盤的間歇運動,分度盤時轉時停,且按最佳運動規律轉動,因此具有良好的運動性能和動力性能。
06 帶傳動
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帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據傳動原理的不同,有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動,也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、能緩衝吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力,且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點,在近代機械傳動中應用十分廣泛。
摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉噪聲低,但傳動比不準確(滑動率在2%以下);同步帶傳動可保證傳動同步,但對載荷變動的吸收能力稍差,高速運轉有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外,有時也用來輸送物料、進行零件的整列等。
07 齒輪傳動
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齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結構緊湊、效率高、壽命長等特點。在所有的機械傳動中,齒輪傳動應用最廣,可用來傳遞相對位置不遠的兩軸之間的運動和動力。
齒輪傳動的特點是:齒輪傳動平穩,傳動比精確,工作可靠、效率高、壽命長,使用的功率、速度和尺寸範圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦;速度最高可達300m/s;齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是製造齒輪需要有專門的設備,嚙合傳動會產生噪聲。