机械系统

本文解释了什么是机械系统。因此,您将了解机械系统的含义、机械系统的示例以及机械系统有哪些不同类型。

什么是机械系统?

机械系统是一组以协调方式工作以转换或传递运动或力的机械元件。

换句话说,机械系统用于增加或减少运动或者增加或减少力。因此,机械系统对人类非常有用,因为它们使我们能够以舒适的方式施加很大的力或产生需要很大力的运动。

机械系统的特点之一是它们可以很容易地与其他类型的系统相结合。例如,机械系统通常连接到电气系统以产生电动机的运动。

机械系统由不同的实体部件组成。因此,每个部件在力的影响下运动,从而使所有部件结合起来使机械系统执行特定的功能。

机械系统示例

一旦我们了解了机械系统的定义,下面将给出几个机械系统的示例,以更好地理解该概念。

  • 连杆曲柄系统:用于将线性运动转换为圆周运动或将圆周运动转换为线性运动的机械系统。
  • 凸轮从动件系统:将旋转运动转换为振荡线性运动的机械系统。
  • 蜗杆系统:用于在两个垂直轴之间传递旋转运动的机械系统。
  • 齿条和小齿轮系统:可逆机械系统,允许您从圆周运动切换到线性运动。
  • 齿轮系统:用于将圆周运动从一个齿轮传递到另一个齿轮的机械系统。
  • 滑轮系统:由一组滑轮组成的机械系统,这些滑轮有效地组合在一起,从而使提升负载所需的力较小。

机械系统的零件

机械系统由以下部分或元件组成:

  • 驱动块(或输入块) :它是机械系统的一部分,接收驱动力并因此启动整个系统的运动。通常,机械系统的该组件连接到电动机,以便电动机提供机械系统的初始运动。
  • 发送器块:这是机械系统的一部分,接收发动机块的运动并将其转换。同样,它负责将运动传输到输出块。
  • 接收块(或输出块) :是机械系统中接收来自传送块的运动和力并负责施加输出机械功的部分。因此,该组件或元件组执行机械系统的主要功能。

如果我们以自行车的机械系统为例来分析,踏板就是接收腿部施加的力的马达单元。随后,踏板将旋转运动传递到自行车机构,即传动块。最后,该机构增加力的值并将其传递到作为输出块的车轮,因此自行车向前移动。

机械系统的类型

机械系统按其功能可分为以下几类:

  • 机械线性传动系统——一种传递线性运动的机械系统。通常,这些类型的机械系统用于增加或减少输入力。
  • 圆周传动机械系统:传递圆周运动的机械系统类型。这些机械系统用于提高或降低轴的转速。
  • 机械运动转换系统:一种将输入运动转换为另一种运动的机械系统。这些类型的机械系统非常有用,因为它们允许您从圆周运动切换到线性运动,反之亦然。
请参阅:机制类型

机械系统的机械优势

机械优势是一种测量值,表示施加到机械系统的力所乘的系数。换句话说,机械效益是机械系统的特征参数,其表示使用该系统的力的放大程度。

机械系统机械效益的计算公式为:

VM=\cfrac{F_s}{F_e}

机械系统的机械效益也可以通过将施加的力的速度除以负载移动的速度来计算。同样,该表达式也等于施加力点的位移除以载荷的位移:

VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{v_e}{v_s}=\cfrac{d_e}{d_s}

金子:

  • VM

    是机械优势。

  • F_s

    是输出力。

  • F_e

    是输入力。

  • v_e

    是输入速度。

  • v_s

    是退出速度。

  • d_e

    是条目经过的距离。

  • d_s

    是输出行进的距离。

另一方面,如果我们想传递力矩而不是力,则通过将输出力矩除以输入力矩来计算机械优势。例如,齿轮系统的机械优势是通过传递力矩的比率来衡量的。

VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}

金子:

  • VM

    是机械优势。

  • M_s

    是释放时间。

  • M_e

    是进入时间。

  • \omega_e

    是输入角速度。

  • \omega_s

    是退出角速度。

那么,根据机械效益公式,可以推导出以下关系:

  • VM>1 :输出力大于施加的力,因此机械系统增加力的大小。另一方面,负载行进的距离小于施加力的点行进的距离。
  • VM<1 :输出力小于施加力,因此机械系统减小力值。然而,我们获得的负载位移大于力施加点处产生的位移。
  • VM=1 :机械系统的输出力等于施加在其上的力。负载的位移和力的作用点也相同。尽管这些类型的机械系统不提供机械优势,但它们通常用于更舒适地施力。

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