Что внутри разных механизмов
Что внутри автомобиля
Что внутри автомобиля
отсутствует на складе
О книге
Что происходит внутри автомобиля, когда водитель нажимает на педаль газа? Зачем нужно менять масло и другие жидкости? Что такое гидроусилитель руля и тормозные колодки? Как устроен двигатель?
Ответы на эти и многие другие вопросы есть в комиксе. Вместе с главными героями — Леной, Мэйсоном, Абнером, Роки и Эстер — вы отправитесь в автоклуб.
Под внимательным руководством мисс Старт вы не только разберетесь в устройстве автомобиля, но и узнаете, для чего нужны его главные детали и механизмы: подвеска, свечи зажигания, ремни, подушки безопасности. А еще научитесь заранее определять, что может выйти из строя, почему и как это исправить.
Фишки книги
— Интересные факты вплетены в увлекательный сюжет.
— Занимательное чтение, из которого можно почерпнуть новые знания об устройстве автомобиля.
— Иллюстрации процессов, которые происходят внутри автомобиля в разные этапы вождения.
— 10 практических уроков пошагово расскажут, как самостоятельно починить автомобиль с помощью простого набора инструментов.
— Удобный формат позволяет взять книгу с собой и заглядывать в нее как в шпаргалку.
— Герои простым языком объясняют сложные вещи. Комикс будет понятен и интересен читателю любого уровня — от новичка до продвинутого.
Детские энциклопедии для юного техника: машины, поезда, моторы
Развитие ребенка. Малышам о технике и механике: «Как это устроено? Как это работает?»
Детство — период невероятных открытий. Каждый ребенок однажды задается вопросом: «А как все работает?» Автомобили, поезда, компьютеры. Откуда в магазине берутся товары? Как пекут хлеб и перевозят письма?
Да, чтобы досконально изучить работу самолетных двигателей, нужно вырасти и выучиться на инженера, а чтобы стать пожарным — пройти серьезную подготовку. Но интерес закладывается в немалой степени в детстве, и благодаря множеству хороших книг доступные, но точные знания можно получить уже в дошкольном возрасте. И ведь это невероятно интересно — поезда, автомобили, корабли. и самые разные научные открытия!
Самое важное в детских энциклопедиях — доступность изложенной информации и красочные привлекательные иллюстрации. Дети с удовольствием листаютэнциклопедии с множеством фотографий и емким понятным текстом, рассказывающие о различных изобретениях и технологиях. Есть много интересных изданий для дошкольников и младших школьников, например, «Транспорт» и «Открытия и изобретения» из серии «Калейдоскоп знаний» издательства «Лабиринт». Есть и издания более узкой направленности, посвященные самолетам, кораблям, автомобилям; в этой сфере различные транспортные средства — лидеры.
В книге «Как это работает» издательства «Астрель» дошкольники могут узнать все-все-все об устройстве мобильных телефонов, пианино, космических кораблей и весов. Целый мир раскрывает на страницах книги свои тайны. Не менее увлекательна книга «Изобретения» издательства «Махаон». Трехмерные подвижные изображения паровоза и печатного станка превращают ее в миниатюрный музей техники, есть возможность увидеть простейшие модели в действии.
Конечно, хочется не просто посмотреть, но и попробовать самостоятельно собрать какой-нибудь механизм. «Крутая механика для любознательных» позволяет сделать именно это: собрать модель из предложенных деталей и увидеть принцип ее работы. В простой форме ребенок знакомится с основными понятиями физики, а заодно с простыми схемами работы разных механизмов. В скором времени у книги появится продолжение, «Крутая автомеханика», где своими руками можно будет сделать модель сцепления или работы автомобильных дворников.
Но самые первые вопросы, конечно, связаны не с устройством, а с различными видами техники.Есть много отличных книжек для рассматривания: «Книжка про машинки» Ричарда Скарри,»Ехали машины» и «Над водой, на воде, под водой» с иллюстрациями Николая Ватагина. Но лучший способ научиться ориентироваться в ней — это игра. И книжек для веселого и полезного времяпровождения — множество. Любого непоседливого малыша захватит игра с яркими наклейками. Альбомов и книжек с наклейками, посвященных машинам, множество, и многие соединяют развлекательную функцию с образовательной. Как называются разные детали подъемного крана и зачем трактору гусеницы можно узнать в книге «1000 супермашин с наклейками», с помощью книжки «Поезда» построить целую железную дорогу, а благодаря серии издательства «Махаон» «Мои машины» можно выучить все возможные виды строительной техники, общественного транспорта, легковых и грузовых автомобилей.
Детям интересны детали. Взрослых, не работающих архитекторами или пожарными, могут волновать только общие факты: чтобы пожарные приезжали вовремя, а дома строились на совесть. Но детям важнее знать, сколько вещей входит в амуницию пожарного, откуда берется вода, что хранится внутри пожарной машины. О том, как прокладывают трубы, с чего начинается стройка, что происходит с багажом в аэропорту и что означают огни на взлетной полосе можно узнать в серии «Я открываю мир» издательства «Акребус».
Для самого первого знакомства с окружающим миром можно читать и рассматривать вместе с ребенком «Весь мир в одной книге» Елены Запесочной. Цель этой книги — скорее показать многообразие мира, чем рассказать обо всем подробно: что и зачем есть на кухне, в спальне, в театре и в магазине. Похожую функцию выполняют наглядные пособия с наклейками «Какие бывают. » издательства «Школьная пресса»: о магазинах, различных службах и вокзалах. Эти книги предназначены для совместного изучения: ребенок сможет познакомиться с работой полицейского, слесаря, парикмахера или посмотреть, как устроен порт, — однако комментарий взрослого здесь важен. По картинкам можно придумывать истории, а наклейки развивают внимательность.
Не только энциклопедии могут рассказать обо всем на свете. Серия «Кем быть?» издательства «Никея» посвящает в нюансы самых разных профессий: портного, пекаря, шофера. Книги эти подробно иллюстрированы, в них для самых маленьких подробно рассказывается и об истории профессии, и обо всем, что важно знать ее представителям: о строении автомобиля, о разных видах выпечки, о швейных принадлежностях и национальных костюмах.
В познавательной серии «Настя и Никита» издательства «Фома» есть множество книг о самых разных вещах, среди прочего — о том, как и что работает. В книге о почте можно прочитать о марках и фронтовых треугольниках, в книге «От паровоза до «Сапсана»— познакомиться с историей железной дороги. И неужели не интересно узнать, как выглядело самое первое метро? Об этом в серии «Настя и Никита» тоже найдется книга.
Еще одна интересная книга — «Вести приходят так»Аскольда Шейкина. В ней рассказывается о не только о почте, онапосвящена всем видам сообщения: от самых первых писем до переговоров с космонавтами. Как появились телефон и радио? Каких животных кроме голубей использовали для передачи сообщений в древности? И пусть эта книга написана в 60-х годах прошлого века, она невероятно полезна и сегодня.
В начале девяностых дети погружались в мир загадочных компьютерных технологий благодаря книгам «А я был в компьютерном городе» и «Энциклопедии доктора Фортрана». Сегодня эти книги — скорее библиотечные раритеты, которые можно полистать только из любопытства. Однако изучать разные вещи, читая книги с харизматичными героями и узнавая новое вместе с ними, это по-прежнему очень эффективный способ заинтересовать ребенка наукой.
Герой серии рассказов шведского писателя Георга Юхансона Мулле Мек постоянно ставит перед собой интересные задачи и не останавливается, пока не доведет дело до конца. То он собирает из подручных деталей и старенького дивана автомобиль, то — мастерит лодку, то — сооружает настоящий самолет! Или, например, строит дом. В этих историях, проиллюстрированных ЙенсомАльбумом, маленький читатель узнает самые основы — и найдет, над чем посмеяться. Мулле Мек все время что-нибудь да забудет, например, винт у самолета или тормоза у машины! Но потом он непременно вспомнит и все сделает правильно.
На страницах книги «Секреты простых механизмов» вместе с главными героями, Котом Учёным и любопытным Бобрёнком, дети найдут рассказы обо всем от консервного ножа до автомобиля, от застежки-молнии до бормашины. В ней легко объясняются принципы работы, а также рассказывается о том, что самые разные по конструкции и внешнему виду машины могут работать по сходному принципу.
Книга французского детского писателя и художника Томи Унгерера «Приключения семейки Хрюллопс», на первый взгляд, озорные истории про семью хрюшек, которые вечно попадают в переплёт. На самом деле вместе с главными героями маленький читатель познакомится с устройством аэроплана, со снаряжением спелеологов, с добычей нефти. Есть и русские «образовательные» сказки, например, «Кто мелет муку. Как самовар запрягли» Евгения Пермяка: она знакомит с историей тех «технологий», встретиться с которыми в современной жизни шансов уже не так много: с устройством мельницы и паровом двигателе.
Какими бывают системы открывания межкомнатных дверей
Один из этих вариантов точно окажется самым удобным для вас.
Иногда с дверями много хлопот и проблем. Это случается, когда речь идет об узких коридорах, маленьких помещениях, проемах нестандартного размера и других интерьерных особенностях. Такие нюансы обязательно нужно учитывать в процессе разработки проекта капитального ремонта. Существует много разных механизмов открывания дверей — они отличаются сложностью установки, стоимостью и эстетичностью. ReRooms отобрал десять разных систем открывания дверей, чтобы вы нашли подходящую.
1. Распашные двери
Если вам повезло с планировкой, то во всех комнатах вы можете установить классические распашные двери. Их главный плюс — никаких ограничений по дизайну, материалу изготовления и выбору производителя. Классика никогда не выйдет из моды, не испортит внешний вид помещения и не вызовет недоумения у гостей.
Похожий вариант межкомнатных дверей есть в каталоге продукции компании Dorian (цены актуальны на момент публикации):
2. Двери-перегородки
Идеально, когда речь идет о широком проеме. Может быть, вы хотите, чтобы перегородка между двумя разными помещениями появлялась и исчезала как по волшебству? Такие двери можно установить каскадом, используя две, три, четыре и больше створок. В сложенном виде дверь займет немало места, зато впечатление произведет неизгладимое!
Похожая дверь-перегородка представлена в том числе на сайте INTERIOR-DOOR. Например модель с подвесной системой (цены актуальны на момент публикации):
Кстати, интересным дизайнерским решением станут скрытые двери-перегородки, когда дверное полотно отделывается в том же стиле, что и стена.
3. Складные двери
Отличная альтернатива, если проем широкий, но нужно, чтобы дверь заняла как можно меньше пространства. Выглядеть это будет, конечно, не так эффектно и элегантно, как в случае с перегородками, зато компактно и лаконично. Складная дверь может представлять собой гармошку или более широкие панели, которые крепятся на петлях. Последний вариант подойдет и для гостиной, а вот первый лучше использовать для подсобных помещений.
Аналогичные варианты складных дверей предлагает компания « Эстет» на заказ, от 26 840 рублей (цены актуальны на момент публикации).
4. Двери-купе
Очень популярная система открывания дверей, когда речь идет о широких проемах или узких помещениях, где распашные двери не поместятся. Главное условие — свободная стена, которая не будет мешать скользить дверям. Не забудьте, что механизм придется прятать за карниз или планку, и лучше заранее подумать о его внешнем виде.
Похожие двери-купе можно купить на сайте фабрики дверей Porta Bella (цены актуальны на момент публикации):
Фабрика Porta Bella изготавливает эту же модель дверей в двустворчатом варианте.
5. Двери-пенал
Если не хочется занимать место снаружи стен, почему бы не занять его внутри? Особенно это удобно, если стену вы только собираетесь возводить и можете заранее обдумать, как использовать ее полость. Дверь-пенал совершенно незаметна в открытом виде, а в закрытом почти неотличима от распашной, что очень удобно с точки зрения эстетики. Прекрасно подойдет для гардеробной, кладовой, прачечной и других подобных помещений.
Межкомнатные двери-пенал, которые заезжают в стену, предлагаются на сайте компании «Эстет » на заказ, от 41 600 рублей (цены актуальны на момент публикации).
6. Двери-невидимки
На первый взгляд это та же распашная дверь, но на деле все не так просто. Короб этой системы устанавливается в дверное полотно вровень со стеной без обрамления проема наличниками. При этом дверь может иметь ту же фактуру и цвет, что и стены, и это очень удобно, если вы не хотите портить интерьер лишней дверью или желаете скрыть какое-то помещение от посторонних.
Если идея показалась интересной, обратите внимание на модели дверей-невидимок магазина SYMETRIC (цены актуальны на момент публикации).
7. Роторные двери
Чтобы сэкономить пространство, нам приходится выбирать двери необычной конфигурации, которые складываются, прячутся в стены или ездят вдоль них. Но что, если ни один из этих вариантов вам не нравится и вам хочется иметь целое дверное полотно, которое никак не затрагивает стены? Роторная дверь двигается внутри проема за счет поворотного механизма. Настоящее дверное чудо!
Двери с подобной технологией на сайте фабрики Porta Prima стоят от 30 000 рублей (цены актуальны на момент публикации).
8. Двери — сдвижные книжки
Этот механизм обычно носит название Compack и представляет собой гибрид роторной двери и двери-книжки. Мало того что дверь складывается из двух частей, она еще и сдвигается в сторону и прилегает к стене. Она совсем не займет места, и вы вообще забудете о ее существовании. Такую дверь удобно держать постоянно открытой и закрывать только при необходимости.
Заказать такую дверь можно на сайте компании « Эстет ». Стоимость — от 44 000 рублей (цены актуальны на момент публикации).
Механизм
Механи́зм (греч. μηχανή mechané — машина) — это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно — деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения.
Как преобразователь движения механизм видоизменяет скорости, или траектории, или же и то, и другое. Он преобразует скорости, если при известной скорости одной из его частей другая его часть совершает движение, подобное движению первой, но с другой скоростью. Механизм преобразует траекторию, если, в то время как одна из его точек описывает известную траекторию, другая описывает другую заданную траекторию. Определенность движения механизма достигается попарным соединением его частей. Если требуется поставить тело A в такие условия, чтобы оно могло проходить последовательно только через определенные положения, то определяют поверхность, касательную ко всем этим положениям тела A (такая поверхность называется огибающей) и делают в неподвижном теле B канал, имеющий форму найденной огибающей. Тело A, помещённое в такой канал, будет способно только к определённому движению.
Содержание
Элементы механизмов
Такая совокупность двух тел, в которой формой одного тела определяется весь ряд последовательных положений, которые способно в нём занять другое тело, называется кинематической парой. Тела, составляющие пару, называются её звеньями. Например, тело, имеющее призматический канал, и помещенная в этом канале призма составляют поступательную пару, потому что одно из этих тел может совершать относительно другого только поступательное движение. Цилиндрическая втулка и помещенный в ней шип, снабженный закраинами, не дающими ему выскочить из втулки, составляют вращательную пару. Винт и гайка составляют винтовую пару. Расстояние между нарезками винта, считаемое по направлению оси винта, называется его шагом, так что, обойдя винт один раз, нарезка приближается к концу винта на один шаг. Поступательная пара может быть математически рассматриваема как такая винтовая, шаг которой равен бесконечности. Вращательная пара может быть рассматриваема как винтовая, шаг которой равен нулю. Эти пары называются простыми; отличительное свойство их заключается в том, что в них относительное движение одного звена по отношению к другому тождественно с относительным движением второго звена по отношению к первому.
Пары, не обладающие этим свойством, называются высшими. Таковы: зацепляющиеся между собой зубчатые колеса, шкив и перекинутый через него ремень, дуговой двухсторонник и полая трёхгранная призма и многие другие.
Движение звена A в звене B называется обращенным по отношению к движению звена B в звене A. Одну из наиболее интересных высших пар представляет собой эллиптический циркуль. Он состоит из доски, в которой сделаны два крестообразно пересекающихся между собой прямолинейных, перпендикулярных друг к другу прореза, и из стержня с выступающими на концах цилиндрическими шипами, диаметры которых равны ширине прорезов. Стержень вставляется шипами в прорезы так, чтобы один шип ходил по одному, а другой по другому из прорезов; с противоположной стороны на шипы навинчиваются винты с головками, препятствующими шипам выскочить из прорезов. При неподвижности доски траектория всех точек стержня суть эллипсы; как частные случаи эллипсов траектория центров шипов суть прямые линии, а траектория середины стержня — окружность. Движение стержня относительно доски происходит так, как будто бы соединённый с ним круг, построенный на нём как на диаметре, катился по внутренней стороне окружности, описанной из точки пересечения средних линий прорезов радиусом, равным диаметру катящегося круга. В обращенном движении, то есть при неподвижности стержня, все точки доски описывают улитки Паскаля (см. Кривые).
Звено B, соединённое в какую-либо пару со звеном A, может быть соединено в пару же со звеном C, которое, в свою очередь, может составлять пару со звеном D и так далее. Такое последовательное соединение звеньев в пары называется кинематической цепью. Если последнее звено кинематической цепи соединено в пару с первым, то цепь называется замкнутой, в противном случае она называется открытой. Такая кинематическая замкнутая цепь, которая при неподвижности одного из звеньев получает определенность движения, характеризующую механизм, называется принудительной. Когда в принудительной цепи одно из звеньев предполагается неподвижным, то говорят, что цепь поставлена на этом звене. Ставя принудительную цепь последовательно на разные её звенья, получим столько механизмов, сколько имеется звеньев в цепи. Примером принудительной цепи может служить шарнирный четырёхсторонник, состоящий из четырёх стержней, соединённых между собой вращательными парами, называемыми шарнирами.
Типы механизмов
Плоские механизмы
Механизм, все точки которого описывают траектории, лежащие в параллельных между собой плоскостях, называется плоским. Движение твердого тела, в котором все точки его описывают траектории, параллельные одной и той же плоскости, называется также плоским. Всякое плоское движение происходит так, как будто бы некоторая кривая, соединённая неизменяемо с движущимся телом, катилась по некоторой другой неподвижной кривой. Эти кривые называются полодиями. Полодии, как катящиеся друг по другу кривые, постоянно прикасаются одна к другой. Их общая точка прикосновения называется мгновенным полюсом. В течение весьма малого промежутка времени движение тела можно рассматривать как бесконечно малое вращение около мгновенного полюса. Так, например, в описанном выше эллиптическом циркуле движение, как мы видели, приводится к катанию одного круга по другому; эти круги и есть суть полодии данного движения. Если бы весь эллиптический циркуль (и доска, и стержень) был подвижен, то все-таки относительное движение стержня и доски было бы то же самое и определялось бы катанием тех же полодий. Относительное движение каждых двух звеньев принудительной цепи, хотя бы эти звенья и не были соседними, составляя пару, характеризуется катанием двух соответствующих полодий (в плоском механизме). Всякое движение твердого тела (не плоское) приводится к катанию друг по другу, соединённому со скольжением, двух линейчатых поверхностей, называемых аксоидами.
Зубчатые колёса
Наибольшим практическим значением из всех высших пар пользуются зубчатые колёса, представляющие собой необходимое для преодоления более или менее значительных сопротивлений видоизменение катков. Цилиндрическими катками называются цилиндрические твёрдые тела, вращающиеся около своих геометрических осей и прикасающиеся друг к другу своими боковыми поверхностями, которые делаются шероховатыми. Если вращать один из таких катков, то благодаря существующему между катками трению и другой будет вращаться. Скорости вращения были бы обратно пропорциональны радиусам, если бы катки не скользили один по другому. Полодиями относительного движения двух соприкасающихся катков служат окружности основания самих катков. Чтобы устранить скольжение полодий, можно было бы на каждом из катков сделать впадины и выступы, чтобы выступы одного входили во впадины другого. Это и будут зубчатые колеса.
Полодии двух зацепляющихся между собой зубчатых цилиндрических (лобовых) колес суть окружности, называемые начальными. Отношение угловых (вращательных) скоростей обратно пропорционально радиусам начальных окружностей. Впадины и выступы зубчатого колеса образуют зубцы. Расстояние между двумя соответственными точками пересечения профилей двух соседних зубцов с начальной окружностью, считаемое по этой окружности, называется шагом. Приготовление зубчатого колеса начинается с того, что начальную окружность его, размер которой определяется по данной относительной скорости колеса, делят на столько равных частей, сколько зубцов предполагается сделать на колесе; расстояние между соседними точками деления и будет равно шагу. Шаги сцепляющихся колес должны быть равны между собой, а, следовательно, радиусы начальных окружностей пропорциональны числам зубцов. Если полодии относительного движения двух зубчатых колёс суть окружности, то отношение скоростей обратно пропорционально радиусам полодий и, следовательно, постоянно; такое постоянство и требуется от правильно устроенных колёс, а так как в зубчатых колёсах полодии ничем не отмечены, то сама форма зубцов должна быть такова, чтобы при сцеплении их относительное движение колёс характеризовалось бы круговыми полодиями данных радиусов.
Существует несколько способов определения правильной формы зубцов, удовлетворяющих этому условию. Все эти способы основаны на следующем соображении. Пусть дан профиль зубца колеса A; покатим начальную окружность колеса A по начальной окружности колеса B на один шаг и найдем огибающую ко всем положениям, принимаемым при этом данным зубцом; эта огибающая и будет, по общему методу построения пар, представлять собой искомую форму зубца колеса B. Способ этот приложим к определению вида зубца колеса B в том случае, когда профиль зубца колеса A есть маленькая окружность, описанная из точки деления начальной окружности радиусом, раза в четыре меньшим шага; такое колесо называется цевочным и имеет зубцы, называемые цевками, в виде палок, параллельных оси колеса; профили цевок суть кружки, представляющие собой сечения цевок плоскостью, перпендикулярной к оси колеса. Покатим цевочное колесо A по колесу B; при этом центр цевки опишет эпициклоиду и огибающая последовательных положений цевки будет кривая, параллельная этой эпициклоиде и отстоящая от неё на расстояние радиуса цевки. Этой кривой и нужно ограничить бок зубца колеса B. Полный зубец ограничивается двумя такими боками, расположенными симметрично относительно средней линии зубца, направленной по радиусу колеса. а) Способ рулетт. Рулеттой называется кривая, чертимая какой-нибудь точкой кривой A, катящейся по кривой B. Пусть начальные окружности M и N колес соприкасаются взаимно в точке O. Построим произвольных радиусов вспомогательные круги P и Q, из которых P имел бы внутреннее прикосновение в точке O с M, круг же Q имел бы внутреннее прикосновение тоже в точке O с N. Покатим все четыре круга один по другому так, чтобы они постоянно соприкасались бы в одной точке. Изберем на P какую-нибудь точку a. Эта точка при катании P по M опишет гипоциклоиду p и при катании P по N опишет эпициклоиду q. Кривые p и q будут в течение движения соприкасаться взаимно потому, что обе чертятся одной и той же точкой a. Если принять p за форму впадины зубца колеса M, то q будет огибающая различных положений p и, как таковая, может быть принята за профиль выступа колеса N. Выступ колеса M и впадина колеса N образуются катанием кривой Q подобным же образом. Если взять радиус вспомогательной окружности P вдвое меньшим, то (как это видно из приведенной выше теории эллиптического циркуля) гипоциклоида p получает вид прямой. б) Способ развертывающих. Пусть O есть точка соприкосновения начальных окружностей; проведем через неё прямую, наклоненную к линии центров CC’ под углом 75°, опустим из центров C и C’ перпендикуляры CA и C’B на эту прямую и опишем из C и C’ окружности радиусами CA и C’B; вообразим себе твердые цилиндры, построенные на найденных вспомогательных окружностях, как на основаниях; обернем около цилиндра CA нитку, свободный конец которой вытянем до O, и в этом месте укрепим на нитку карандаш. Двигая карандашом направо и налево так, чтобы идущая с цилиндра нить оставалась натянутой, не скользила бы по цилиндру, а только развертывалась бы несколько с него при движении карандаша в одну сторону и навертывалась бы при движении карандаша в другую сторону, начертим кривую, называемую развертывающей (см. Кривые, табл. II, фиг. 11). Эта кривая и будет профилем зубца колеса C. Профиль зубца колеса C’ получается развертыванием нити с окружности C’B. в) Кроме этих точных способов построения зубцов, существуют ещё приближенные, состоящие в нахождении круговых дуг, близко подходящих к теоретически правильным кривым. Из таких способов наиболее известны изобретенные Виллисом, Чебышевым и Петровым. Длина зубцов определяется из условия, чтобы постоянно находились в зацеплении три зубца.
Косозубые зубчатые колёса
Применение зубчатых колес при различных взаимных положениях их осей
Цилиндрические (лобовые) колеса употребляются для передачи вращения между осями параллельными. Для передачи вращения между осями пересекающимися употребляются конические колеса, а для передачи между осями непараллельными и непересекающимися служат гиперболоидные колеса. Винт, способный вращаться около своей оси, но не имеющий поступательного движения, может быть помещен так, чтобы составлять с зубчатым колесом зацепляющуюся пару. При таком соединении на один оборот винта, называемого иногда червяком, колесо поворачивается на один свой шаг.
Передаточное отношение
Если имеется ряд валов с насаженными на них наглухо последовательно зацепляющимися зубчатыми колесами, по одному колесу на каждом валу, то абсолютная величина отношения угловой скорости первого и последнего вала, сколько бы ни было промежуточных колес, будет та же самая, как если бы первое и последнее колесо зацеплялись между собой непосредственно. Если же желают изменить это отношение, как это требуется, например, при устройстве часов, то на 1-й вал насаживают колесо, сцепляющееся с маленьким колесом, называемым шестерней, насаженным на втором валу, на котором параллельно с шестерней насаживается колесо, сцепляющееся с шестерней 3-го вала, и так далее; наконец, колесо предпоследнего вала сцепляют с шестерней последнего вала. В таком механизме отношение угловых скоростей первого и последнего валов выражается формулой:
ω 1/ ω n = (-1)n-1(m1 m2 m3…mn)/(M1 M2 M3…Mn-1)
где ω 1 — угловая скорость первого вала, ω n — угловая скорость последнего вала, n — число валов, M1M2M3…— число зубцов колес, m1m2m3…— число зубцов шестерен. Множитель (-1) n-1 стоит для того, чтобы показать, что при четном числе валов первый и последний вращаются в противоположные стороны, а при нечетном числе валов — в одну и ту же сторону. Если некоторые из валов в системе зубчатых колес подвижны, то такая система называется эпициклической. Эпициклические системы представляют чрезвычайно богатый материал для преобразования вращения. Так, например, при помощи такой системы, состоящей только из четырёх колес почти одинакового размера, можно достигнуть такой передачи, при которой на 10000 оборотов некоторой части механизма другая его часть делает только один оборот.
Особый, весьма богатый класс составляют механизмы, состоящие из зубчатого колеса с острыми зубцами, круто скошенными в одну сторону и отлого в другую, и задерживающей собачки. Такие колеса называются храповыми. К этому классу относится, между прочим, соединение храпового колеса с якорем маятника в стенных часах и разные другие спуски.
Кулачковые механизмы
Кроме твердых тел, звеньями механизмов могут быть и гибкие тела, как это мы видим в одном из распространеннейших механизмов, служащих для передачи вращения, а именно в ремённой передаче, состоящей из двух шкивов с перекинутым через них ремнем. Такие шкивы вращаются в одну сторону, если ремень на них надет просто; если же ремень надет так, что он перекрещивается между шкивами, принимая форму восьмерки, то шкивы вращаются в противоположные стороны. Отношение угловых скоростей было бы обратно пропорционально радиусам шкивов, если бы не было скольжения ремня, которое изменяет это отношение примерно на 2 процента. Часть ремня, набегающая на шкив, должна идти так, чтобы средняя линия ремня находилась в одной плоскости со средним сечением шкива. Если это условие не соблюдается, то ремень соскочит; сбегающая же со шкива часть ремня может быть отведена значительно в сторону. Этим обстоятельством пользуются при устройстве передачи между шкивами, находящимися в разных плоскостях.
Шарнирные механизмы
Механизмы, состоящие из твёрдых звеньев, соединённых между собой только вращательными парами, называются шарнирными. Техника обогатилась весьма многими новыми шарнирными механизмами, в особенности за последнее столетие, благодаря стремлению разрешить поставленную в прошлом столетии Уаттом задачу о превращении движения по дуге круга в движение прямолинейное. Уатт встретился с этой задачей, усовершенствуя паровую машину и желая соединить описывающий дугу конец коромысла с прямолинейно ходящей головкой поршневого штока, и решил её изобретением своего знаменитого параллелограмма, ведущего точку по кривой, весьма мало отличающейся от прямой.
Затем было изобретено множество механизмов, решавших ту же задачу с большим ещё приближением. Наконец, задача о приближённых прямилах получила окончательное завершение в удивительно простых и дающих весьма большое приближение прямилах Чебышева, одно из которых, может быть самое замечательное, состоит из шарнирного четырёхсторонника, в котором звено, противоположное неподвижному, представляет собой прямоугольник с равными катетами; на концах одного из катетов находятся шарниры, которыми это звено связывается с боковыми звеньями четырёхсторонника, конец же другого катета и описывает кривую, чрезвычайно мало отличающуюся от прямой; одно из боковых звеньев четырёхсторонника, производя полные обороты (непрерывное вращение), приводит механизм в движение (конечно, это звено надо вращать каким-либо двигателем). Таким образом, этот удивительный механизм, имея всего только три подвижных звена, с большим приближением преобразует в прямолинейное движение не колебание по дуге, но вращательное движение с произвольным числом полных оборотов.
Инверсоры
В шестидесятых годах французским инженером Посселье найдено было, наконец, и точное прямило. Затем точные прямила найдены были Липкиным, Гартом и Брикаром. Хотя эти точные прямила и не так практичны, как чебышевские, будучи сложнее их, и хотя теперь головка поршневого штока парой машины ведется обыкновенно просто салазками (поступательной парой), тем не менее открытие точного прямила составило эпоху главным образом потому, что механизмы Посселье, Липкина и Гарта основаны на устройстве такой принудительной цепи, в которой произведение расстояний двух подвижных точек механизма от третьей точки остается постоянным, так что когда одно из этих расстояний увеличивается — другое уменьшается; такая кинематическая цепь называется инверсором, и при помощи её может быть решено множество кинематических и даже чисто математических задач, как, например, механическое решение уравнений высших степеней, механическое деление угла на три равные части и прочие.
Инверсор Посселье состоит из ромба с шарнирами по углам и двух равных между собой, но более длинных, чем стороны ромба, стержней, которые скреплены шарниром между собой; каждый из стержней скреплен на другом своём конце с вершинами ромба шарниром; вершины ромба, скрепленные шарнирами с длинными стержнями, суть противоположные друг другу вершины; назовем две другие вершины свободными. Расстояния, произведение которых остается постоянным, суть расстояния шарнира, в котором длинные стержни скреплены между собой, от свободных вершин ромба. Если шарнир, связывающий между собой длинные стержни, сделать неподвижным и с помощью добавочного стержня, вращающегося около неподвижного центра, вести ближайшую к точке пересечения стержней свободную вершину ромба по окружности, проходящей через шарнир, связывающий длинные стержни, то другая свободная вершина ромба и опишет прямую. Сильвестер, Кемпе, Робертс, Дарбу, Бурместер и многие другие учёные изобрели и исследовали в последнее время множество весьма интересных шарнирных механизмов, дающих замечательные преобразования траекторий. Шарнирными механизмами можно также передавать вращение даже с изменением числа оборотов, но такой способ передачи ещё не вошёл в практику, за исключением спарника, представляющего собой шарнирный параллелограмм, с помощью которого передается вращение без изменения угловой скорости от одной малой стороны параллелограмма к другой (см. Мёртвые точки).
Звенья механизмов
Жидкие тела также могут служить звеньями механизма. Примером такого механизма может служить коленчатая трубка, наполненная жидкостью и снабженная в каждом колене поршнем, так как в такой системе определенному движению одного поршня будет соответствовать вполне определенное движение другого. Жидкость и прилегающие к ней стенки трубки составляют здесь кинематическую поступательную пару. Твердые звенья действуют друг на друга сопротивлением, благодаря своей твердости. Жидкие звенья, благодаря весьма малой сжимаемости жидкости, могут действовать на твердые звенья давлением; то же можно сказать и о газах. Ведь и твердые тела не абсолютно тверды, а представляют некоторую уступчивость. Поэтому Рёло рассматривает мельничное подливное колесо и действующую на него воду как высшую пару, аналогичную соединению зубчатого колеса с зубчатой линейкой (рейкой), осевую турбину и действующую на неё воду — как винтовую пару. Даже самые твердые части М. стираются трением друг о друга, а с другой стороны, например, обрабатываемая нитка передает в некоторых машинах движение от веретена к веретену. Поэтому и соединение орудия машины с обрабатываемым материалом (например, резец и обтачиваемый предмет) Рёло рассматривает как кинематическую пару, тем более что обрабатываемый предмет принимает форму огибающей различные относительные положения орудия.
С такой точки зрения разница между машиной и механизмом является только в том, что на машину смотрят с динамической точки зрения, исследуя соотношения между работой двигателя и работой полезных и бесполезных сопротивлений, а на механизм смотрят с точки зрения кинематической, исследуя соотношения между траекториями, скоростями и ускорениями. Но, например, в немецком языке такого различия нет, оба понятия обозначаются одним словом (Maschine, см. de:Maschine)