С какой целью создают машины кратко

Обновлено: 07.07.2024

Научно-исследовательская работа "Кто и зачем изобрел автомобиль" включает в себя: введение, две главы, выводы, заключение, список использованной литературы, приложения. В первой главе раскрывается понятие "автомобиль", рассказывается о том, зачем понадобилось конструировать автомобиль. Во второй главе рассказывается о том, как выглядели первые автомобили, кто их создал, как менялся их вид. Ученик в процессе исследования пришел к выводу, что автотранспорт имеет огромное значение, как для человека, так и для животных. В презентации отражается весь ход научно-исследовательской работы.

Вложение	Размер
rabota_dontsov_s.docx (1.2 МБ)	1.2 МБ
prezentatsiya_dontsov_s.pptx (1.2 МБ)	1.2 МБ
tezisy_dontsov_s.docx (16.32 КБ)	16.32 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Кто и зачем изобрел автомобиль.

Автомобиль сегодня - обычная вещь. Но ведь много веков л юди обходились без этой техники. Так кто и зачем и зобрел автомобиль?

А когда-то люди передвигались пешком или на повозке с лошадьми. При работах в огороде, строительстве тоже использовался труд животных.

Постановка проблемы . Поездки были утомительными и долгими, особенно зимой. Лошади болели от нагрузок.

Гипотеза. Я предположил, что именно поэтому люди придумывали на чем можно было быстро и безопасно передвигаться и перевозить тяжелые предметы. Цель исследования. Установить, так ли важны автомобили в нашей жизни и можем ли мы без них обойтись. Объект исследования. Гужевые повозки, автомобили. Задачи исследования. Изучить значимость автомобилей: - в жизни человека, в жизни животных. Методы исследования : теоретические (анализ литературы, истории, интернет ресурсов), практические ( наблюдение, беседы).

Актуальность проблемы. Сможем ли мы обходиться без автотранспорта? Нужно ли нам возвращаться к труду животных? Прадед работал на гужевой повозке. В случае болезни людей перевозили на повозке. Дети ходили в школу пешком, через лес в темное время суток и любую погоду.

Первый паровой автомобиль сконструировал французский инженер Николя Жозеф Кюньо в 1770г. Скорость 4 км/ч. Груз до 4 тонн.

Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания изобрел Карл Бенц в 1886г. Трехколесная машина. 16км/ч. Еще через год появилась четырехколесная машина.

В начале 20-го века во Франции стали выпускать Лимузины, на которых ездят важные персоны, например, президент.

Рекордсмены по скорости - турбореактивные болиды с ракетным двигателем. Разгоняясь, ракетомобиль преодолевает скорость звука.

Выводы. Автотранспорт имеет огромное значение для человека и животных. 1. Мы можем быстро и безопасно передвигаться на любые расстояния. Это важно, если нужна срочная помощь.

2. Сегодня мы видим лошадей в конном спорте. За животными ухаживают и перевозят их специальным автотранспортом.

Спасибо за внимание!

Предварительный просмотр:

Кто и зачем изобрел автомобиль

Донцов Степан Александрович

с. Ивановское, МОУ СОШ №15, 2Б класс,

научный руководитель: Ковалева Светлана Евгеньевна, учитель начальных классов МОУ СОШ №15

Это что за зверь такой

Пробежал по мостовой,

На ногах его резина,

А питается бензином?

Он рычит, клубится пыль,

Что за зверь. (Автомобиль!)

Сегодня для нас автомобиль обычная вещь, без которой мы не представляем своей жизни. Но ведь много веков люди обходились без этой техники. Так кто и зачем изобрёл автомобиль? Понятие автомобиль сложилось из двух слов: авто то есть сам и мобиль, значит, движется. Получается, движется сам.

А когда-то люди передвигались лишь пешком или на повозке с лошадьми. При работах в огородах, в полях, в строительстве жилищ тоже использовался труд животных. У разных народов мира было много пословиц и поговорок. Например: "Не бойся дороги, были б кони здоровы."

Постановка проблемы. Поездки на лошадях были утомительными и долгими. Лошади перевозили не только людей, но и их вещи запасы воды и еды. Зимой передвигаться было сложно из-за размытых дорог, сугробов и холода. Лошади начинали болеть от нагрузок и даже погибали, да и человек мог попросту замерзнуть на морозе.

Гипотеза. Я предположил, что именно поэтому люди пытались придумать что-то на чем можно быстрее и безопаснее передвигаться и перевозить тяжелые предметы.

Поговорив с мамой, я узнал, что мой прадед работал на гужевой повозке, привозил в детский сад хлеб и молоко. Его поездка от фермы до пекарни и до детского сада занимала 2 часа. При этом продукты могли испортиться на солнце, и сам прадед часто намокал под сильным дождем. В наше время на машине это расстояние можно проехать за 30 минут, и водитель находится в тепле, продукты не испортятся.

Еще я помню из рассказа В. Бианки "Латка" как дети возвращались домой через лес и заблудились. Хорошо, что сейчас детей перевозит школьный автобус.

Первый паровой автомобиль изобрел французский инженер в 1770г. Эта техника разгонялась до 4 км/ч. В 1886г Карл Бенц изобрел авто с двигателем внутреннего сгорания. Машина была трехколесной. Еще через год появилась первая четырехколесная машина и называлась она "Жестянка Лиззи". Со временем стали появляться специальные авто: для спорта, медицины, спасательных служб, общественный транспорт и военная техника.

После победы в Великой Отечественной Войне в СССР стали выпускать автомобиль ГАЗ-20 "Победа".

В начале 20-го века во Франции стали выпускать автомобиль Лимузин. Это машина для особо важных персон. На таком авто, например, ездит наш президент В.В. Путин.

На сегодняшний день самыми быстрыми из автомобилей считаются турбореактивные болиды с ракетным двигателем. Разгоняясь, ракетомобиль преодолевает скорость звука.

В своем исследовании я выяснил, что автотранспорт имеет огромное значение для человека: мы быстро и безопасно передвигаемся на любые расстояния. Это особенно важно, если кому-то нужна помощь.

Транспорт повлиял на жизнь животных и сегодня им не нужно непосильно работать. И мы видим лошадей в спорте. Я считаю, что в наши дни автомобиль это жизненная необходимость.

Обратите ваше внимание, что весь процесс создания новой модели с нуля и до поступления этой новинки в автосалон в среднем занимает около 72-х месяцев. Какие-то автокомпании умеют делать это быстрее, а какие-то чуть медленнее. Все зависит от сложности разработки и наличия больших инвестиций вложенных в проектирование и в создание нового автомобиля. И еще, обратите внимание на следующее, наш анонимный гид раскрывает для всех нас (вас) определенные секреты завода производителя рассказывая о том, что на самом деле происходит внутри компании при создании и разработке новой модели автомобиля, а не говорит о том обновлении существующего как-бы уже автомобиля (рестайлинге) о котором обычно пишут и рассказывают господа журналисты. И так, приступим к изучению.

1). Подготовка к проектированию новой модели авто

Срок работ: от 0 - до 72 месяцев.

Исследование внутреннего рынка а также и зарубежных рынков, для определения роли данного продукта и его компонентов в глобальном портфеле компании. Также, определение и разделение этого продукта от аналогичных моделей бренда которые продаются на мировом рынке.

Определение главных особенностей новой модели, ее преимущества и потенциальные продажи на зарубежных рынках.

Определение конкурентов и естественно целевых клиентов. Установка ограничения веса автомобиля; планирование экономии топлива и планирование объема производства.

Аналитическая оценка нового проекта.

Определение силовых агрегатов, которые будут устанавливаться на новую модель.

Бюджет проекта, финансирование, ценообразование, инвестиционные идеи.

Инженерный компьютерный анализ.

Определение списка поставщиков компонентов.

2). Дизайн модели

Срок работ: от 0 - до 72 месяцев (после исследования рынка).

Интерьер-эскизы, выбор дизайнерских тем, модели сборки, сбор информации об отзывах на дизайн.

Разработка внешнего дизайна.

Внешние цвета кузова, цвета интерьера-салона, выбор материалов отделки интерьера.

Оценка аэродинамических особенностей кузова.

Создание концепции для демонстрации на автосалонах.

Создание испытательного прототипа.

Инженерные тестирования опытного образца и сбор инженерных отзывов.

3). Инжиниринг

Срок работ: от 0 - до 72 месяцев (одновременно с разработкой дизайна).

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

IV районная научно-практическая конференция

посвященный Году культуры в Российской Федерации

Автор: БАЙКОВ ЕГОР

АЛЕКСАНДРОВИЧ

4 класс, МБОУ Возрожденская СОШ

Руководитель: Баканова Людмила Генадьевна,

учитель начальных классов МБОУ Возрожденская СОШ

Глава 1. Теоретическая часть. ………………………………………….… 3

Изучение истории создания машин. …………………………..…. 3

Как автомобиль повлиял на людей и мир в целом. ……….…..….. 6

Глава 2. Практическая часть. ……………………………………………. 9

2.1. Какие машины есть в семьях учеников нашей школы. ….…. 9

2.2. Влияние машин на окружающий мир. …………………….….. 9

Глава 1. Теоретическая часть.

Изучение истории создания машин.

- Форд – создатель первого автомобиля и автомобильного бизнеса

Разновидности машин.

- передовые страны по автомобилестроению в 40-60 годы XX века – США, Франция, Италия, Германия

- первый российский автомобильный завод был построен Пузыревым

- ВАЗ – самый популярный автомобильный завод по производству легковых автомобилей в России

- экологичность, комфорт, безопасность, проходимость и плавность прохода – причина успеха современных брендов

Как автомобиль повлиял на людей и мир в целом.

- экономия времени и сил при преодолении расстояния

- изменение ландшафта из-за увеличения числа автомобилей

- появление новых профессий

- влияние автомобиля на окружающий мир

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Какие машины есть в семьях учеников нашей школы.

- преимущество отечественного автомобиля над импортным из-за цены и обслуживания

2.2. Влияние машин на окружающий мир.

- большинство учеников знают о вредном воздействии автомобиля на окружащую среду

2.3. Полезные советы.

- пользоваться автомобилем нужно только при необходимости

Если бы я делал только то,

что хотят от меня люди,

они бы до сих пор ездили на каретах.

Актуальность:

Человеческое общество, решая задачи своего развития, во многом обязано автомобилю. Автомобили прочно заняли своё место в жизни человека. И сделались настолько привычными, что невольно забываются связанные с их использованием опасности. Как и любое достижение прогресса, автомобиль наносит вред и окружающей среде, но автомобиль одновременно является неутомимым помощником, если человек продумывает все моменты общения с ним, соблюдает правила эксплуатации и безопасности.

Цель работы:

Когда появился первый автомобиль? Кто его создал?

Насколько автомобиль влияет на окружающую среду?

Какова роль автомобиля в жизни человека?

Задачи исследования:

Познакомиться с историей создания машин.

Узнать, какие бывают разновидности машин.

Определить влияние автомобиля на окружающую среду и здоровье человека.

Выявить роль и значение автомобиля в жизни человека.

Провести анкетирование по выявлении предпочтений в выборе машин у учеников нашей школы.

Методы исследования:

- изучение и анализ литературы

- опрос, анкетирование, исследование

- обобщение изученного материала.

Современный человек не может обходиться без автомобиля.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Изучение истории создания машин.

С древних времен человечество стремилось передвигаться быстрее и на большие расстояния. До появления автомобилей для передвижения по суше люди использовали животных: лошадей, слонов и верблюдов. Но их возможности были ограниченными, а потому не могли в полной мере удовлетворить человечество по мере его дальнейшего развития.

История создания автомобиля началась еще более ста лет назад в Америке, достигшей к тому времени нужного уровня технологий. Поначалу первые автомобили не могли на равных соперничать с вьючными животными, – они часто ломались, и было ненадежными.

По существующей легенде, впервые идея создания транспортного средства, которое было бы более безопасным и не требовало использования животной силы, пришло в голову молодому американцу, когда, работая на ферме отца, он упал с лошади и сильно ушибся. Этим неудачливым наездником был Генри Форд.

Форд создал первое в мире поточное производство. Он придумал автомобильный бизнес.

Генри вместе с 11 верными ему друзьями собрали 28 тыс. долларов и 16 июня 1903 года подали заявку на организацию нового промышленного предприятия в американском штате Мичиган. Так образовалась и начала свою производственную деятельность Ford Motor Company . Компания разместилась на землях маленькой фабрики, прежде делавшей кареты. Первым созданием

1.2 Разновидности машин.

Из истории создания автомобиля известно, что основными центрами развития автомобилестроения стали такие технологически передовые страны как США, Франция, Италия и Германия. Позднее и другие страны начали производство своих собственных серий автомобилей. Конкурируя между собой и постоянно совершенствуя свои модели, эти страны смогли за относительно небольшой промежуток времени (40-60 лет) качественно повысить характеристики своих автомобилей в скорости, эргономичности, технологичности и мощности. Появление новых технологий и увеличение мощностей автомобильной промышленности позволило существенно уменьшить стоимость автомобиля, что сделало его общедоступным. Теперь каждый человек с определенным уровнем дохода мог себе позволить купить автомобиль. Пересев с лошади на автомобиль человек почувствовал себя более свободным, – теперь он мог добраться куда угодно и когда захотел. Ограничения времени и пространства не властны теперь над человеком.

Ну а что же Россия? Россия тоже не стоит на месте в области автомобилестроения, но, к сожалению, продвигается маленькими шагами.

В 1907 году был основан автомобильный завод предпринимателем И. П. Пузырёвым. Он задался целью создать отечественный автомобиль от начала до конца.

В настоящее время ВАЗ выпускает более 50% общего количества легковых российских автомобилей.

В чём же причина успеха этих брендов?

Автомобильная продукция этих мировых концернов отвечает запросам современного общества общества важных характеристик.

Автотранспортные средства являются источником загрязнения окружающей среды. Современные автомобильные компании тратят миллионные средства на разработку экологически чистых двигателей внутренего сгорания.

Одной из неотъемлемых составляющих современной машины является высокий уровень комфорта – как для водителя, так и для пассажиров. В автомобиле человек проводит немалую часть своей жизни, поэтому дизайнеры и инженеры делают всё возможное, чтобы вне зависимости от погоды, дорожной обстановке или качества дорожного покрытия люди чувствовали себя легко, уверенно и защищённо.

В ряду важнейших признаков качественного автомобиля одно из ведущих мест занимает уровень его безопасности. Ведь от тщательности этого свойства зависит здоровье и, главное, жизнь человека.

Проходимость и плавность хода

Способность автомобиля двигаться по неровной и труднопроходимой местности, без сильных толчков и колебаний.

1.3Как автомобиль повлиял на людей и мир в целом.

С появлением автомобилей жизнь людей радикально изменилась.

Теперь перемещение из одного места в другое стало занимать гораздо меньше времени и сил. Как следствие это сказалось на развитии экономики, что в свою очередь позволило создавать новые и более мощные виды автомобилей. Теперь человек мог переложить всю тяжелую работу на машины, которые безропотно брались за все, что от них требовалось. В зависимости от задач, которые вменялись автомобилям их стали делить на грузовые (для перевозки грузов), легковые (для индивидуального перемещения человека) и автобусы (для коллективных пассажирских перевозок).

Автомобили пришли на помощь и различным государственным институтам, таким как полиция, армия, пожарная охрана и медицинская служба, позволяя им более выполнять свои задачи по охране общественного порядка, защите государства или спасению жизней. Помимо этого широкое применение автомобилей позволило человечеству высвободить от тяжелого труда тягловых животных, тем самым сохранив им жизнь.

С появлением автомобилей изменились и некоторые профессии людей. Так появились водители, управляющие автомобилями, а также механики, осуществляющие их ремонт. В виду сложности самой структуры автомобилей для овладения вышеуказанными профессиями от людей требовалось получение значительного объема специальных знаний, а также формирования на их основе комплекса навыков.

Но появление автомобилей имело в жизни не только положительные черты. В последние годы все больше становиться автомобилей на дорогах и улицах. Это приводит к чрезмерному сосредоточению автомобилей на квадратный метр, что создает дополнительные трудности во время их движения. Выхлопы автомобилей существенно влияют на ухудшение окружающей среды, что в виду ежегодного увеличения количества автомобилей становит большую проблему для экологии Земли.

Угарный газ и окись азота, выделяемые из глушителя автомобиля, выступают причинами головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Все эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования.

Автомобиль добавляет в почву и воздух тяжелые металлы, другие вредные вещества, Токсичные вещества нарушают рост растений, способствуя снижению урожаев, постепенной гибели деревьев, ведут к потерям в животноводстве.

И все-таки, не смотря ни на что, автомобиль остается важным элементом жизни современного человека. Так желая уменьшить нагрузку на окружающую среду, осуществляемую бензиновыми двигателями автомобилей, учеными разных стран мира были разработаны электромобили.

Электромобили это такие виды автомобилей, которые для передвижения используют энергию солнечного света, передаваемую при помощи различных приспособлений в батарею авто. Несмотря на то, что по мощности и скорости современные электромобили еще не полностью могут сравниться со своими бензиновыми братьями, за последнее десятилетие был сделан огромный рывок в этом направлении. Помимо этого стало широко использоваться альтернативные виды топлива для заправки автомобилей, которое меньше воздействует на окружающую среду. К таким видам топлива относиться биотопливо, которое изготавливается из растительных, биологических, химических и других компонентов.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Какие машины есть в семьях у учеников нашей школы.

2.2 Влияние машин на окружаюший мир.

На основе проведенного анкетирования, я сделал выводы о том, что большинство учащихся нашей школы знают о вредном воздействии автомобиля на окружающую среду.

2.3 Полезные советы.

Для того чтобы минимизировать вредные последствия автомобилей на ваш организм помните, что он всего лишь инструмент для достижения наших целей. Пользуйтесь автомобилем лишь тогда, когда он вам действительно необходим. Водителям следует не брезговать пешими постоянными прогулками в свободное от управления автомобилем время. Если место вашей работы находиться недалеко от дома, то лучше воспользоваться общественным транспортом или велосипедом. Автомобиль полезное в нашей жизни явление, но все так стоит не забывать, что все полезное должно использоваться в меру иначе оно начнет приносить вред.

В итоге, мы сделали вывод, что автомобиль стал для большинства людей неотъемлемой частью жизни, многие не могут представить себе жизнь без машины. Л юди настолько привыкли к автомобилям, что относятся порой к ним как к живым существам. И, пожалуй, очень трудно представить жизнь современного человека без такого неутомимого помощника как автомобиль!

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ
механические устройства, облегчающие труд и повышающие его производительность. Машины могут быть разной степени сложности - от простой одноколесной тачки до лифтов, автомобилей, печатных, текстильных, вычислительных машин. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, генераторы гидроэлектростанции преобразуют механическую энергию падающей воды в электрическую энергию. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию бензина в тепловую, а затем в механическую энергию движения автомобиля
(см. также
ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ;
ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ;
ТУРБИНА).
Так называемые рабочие машины преобразуют свойства или состояние материалов (металлорежущие станки, транспортные машины) либо информацию (вычислительные машины). Машины состоят из механизмов (двигательного, передаточного и исполнительного) - многозвенных устройств, передающих и преобразующих силу и движение. Простой механизм, называемый полиспастом
(см. БЛОКИ И ПОЛИСПАСТЫ),
увеличивает силу, приложенную к грузу, и за счет этого позволяет вручную поднимать тяжелые предметы. Другие механизмы облегчают работу, увеличивая скорость. Так, велосипедная цепь, входящая в зацепление со звездочкой, преобразует медленное вращение педалей в быстрое вращение заднего колеса. Однако механизмы, увеличивающие скорость, делают это за счет уменьшения силы, а увеличивающие силу - за счет уменьшения скорости. Увеличить одновременно и скорость и силу невозможно. Механизмы могут также просто изменять направление силы. Пример - блок на конце флагштока: чтобы поднять флаг, тянут за шнур вниз. Изменение направления может сочетаться с увеличением силы или скорости. Так, тяжелый груз можно приподнять, нажимая на рычаг вниз.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Основной закон. Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу. Поэтому на выходе машины или механизма не может оказаться больше энергии, чем на входе. К тому же в реальных машинах часть энергии теряется из-за трения. Поскольку работа может быть превращена в энергию и наоборот, закон сохранения энергии для машин и механизмов можно записать в виде Работа на входе = Работа на выходе + Потери на трение. Отсюда видно, в частности, почему невозможна машина типа вечного двигателя: из-за неизбежных потерь энергии на трение она рано или поздно остановится.
Выигрыш в силе или скорости. Механизмы, как указывалось выше, могут применяться для увеличения силы или скорости. Идеальный, или теоретический, выигрыш в силе или скорости - это коэффициент увеличения силы или скорости, который был бы возможен в отсутствие потерь энергии, обусловленных трением. Идеальный выигрыш на практике недостижим. Реальный выигрыш, например в силе, равен отношению силы (называемой нагрузкой), которую развивает механизм, к силе (называемой усилием), которая прикладывается к механизму.
Механический КПД. Коэффициентом полезного
действия машины называется процентное отношение работы на ее выходе к работе на ее входе. Для механизма КПД равен отношению реального выигрыша к идеальному. КПД рычага может быть очень высоким - до 90% и даже больше. В то же время КПД полиспаста из-за значительного трения и массы движущихся частей обычно не превышает 50%. КПД домкрата может составлять лишь 25% из-за большой площади контакта между винтом и его корпусом, а следовательно, большого трения. Это приблизительно такой же КПД, как у автомобильного двигателя. См. АВТОМОБИЛЬ ЛЕГКОВОЙ. КПД можно в известных пределах повысить, уменьшив трение за счет смазки и применения подшипников качения. См. также СМАЗКА.
ПРОСТЕЙШИЕ МЕХАНИЗМЫ
Простейшие механизмы можно найти почти в любых более сложных машинах и механизмах. Их всего шесть: рычаг, блок, дифференциальный ворот, наклонная плоскость, клин и винт. Некоторые авторитетные специалисты утверждают, что на самом деле можно говорить всего лишь о двух простейших механизмах - рычаге и наклонной плоскости, - так как нетрудно показать, что блок и ворот представляют собой варианты рычага, а клин и винт - варианты наклонной плоскости.
Рычаг. Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла. Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию DL от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние DE обычно больше DL, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина DE для него меньше DL, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Рис. 1. РЫЧАГИ I, II И III РОДА

Блок. Это колесо с желобом по окружности для каната или цепи. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспастом. Одиночный блок может быть либо с закрепленной осью (уравнительным), либо подвижным (рис. 2). Блок с закрепленной осью действует как рычаг I рода с точкой опоры на его оси. Поскольку плечо усилия равно плечу нагрузки (радиус блока), идеальный выигрыш в силе и скорости равен 1. Подвижный же блок действует как рычаг II рода, поскольку нагрузка расположена между точкой опоры и усилием. Плечо нагрузки (радиус блока) вдвое меньше плеча усилия (диаметр блока). Поэтому для подвижного блока идеальный выигрыш в силе равен 2.

Рис. 2. БЛОК может быть закрепленным (уравнительным) или подвижным. Уравнительный блок действует как рычаг I рода, а подвижный - как рычаг II рода.

Более простой способ определения идеального выигрыша в силе для блока или системы блоков - по числу параллельных концов каната, удерживающих нагрузку, как это нетрудно сообразить, взглянув на рис. 2. Уравнительные и подвижные блоки можно сочетать по-разному для увеличения выигрыша в силе. В одной обойме можно установить два, три или большее число блоков, а конец троса можно прикрепить либо к неподвижной, либо к подвижной обойме.
Дифференциальный ворот. Это, в сущности, два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси (рис. 3), например, колодезный ворот с ручкой.

Рис 3. ВОРОТ, действующий как рычаг I рода, представляет собой, в сущности, два скрепленных вместе колеса, вращающихся вокруг общей оси.

Дифференциальный ворот может давать выигрыш как в силе, так и в скорости. Это зависит от того, где прилагается усилие, а где - нагрузка, поскольку он действует как рычаг I рода. Точка опоры расположена на закрепленной (фиксированной) оси, а поэтому плечи усилия и нагрузки равны радиусам соответствующих колес. Пример такого устройства для выигрыша в силе - отвертка, а для выигрыша в скорости - шлифовальный круг.
Зубчатые колеса. Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня A (к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса B, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо B станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости - 2.

Рис. 4. ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА, действующие в принципе так же, как и ворот, могут давать как выигрыш в силе, так и выигрыш в скорости.

Наклонная плоскость. Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения). Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе - высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.

Рис. 5. НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ дает выигрыш в силе, равный (в идеале) отношению длины к высоте.

Клин. Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость (рис. 6). Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, швейная игла.

Рис. 6. КЛИН - как бы сдвоенная наклонная плоскость. Идеальный выигрыш в силе равен отношению длины клина к толщине на тупом конце.

Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его "щек". Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.
Винт. Резьба винта (рис. 7) - это, в сущности, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. В зависимости от направления подъема наклонной плоскости винтовая резьба может быть левой (A) или правой (B). Сопрягающаяся деталь, естественно, должна иметь резьбу такого же направления. Примеры простых устройств с винтовой резьбой - домкрат, болт с гайкой, микрометр, тиски.

Рис. 7. ВИНТ с прямоугольной резьбой - по существу, наклонная плоскость, многократно обернутая вокруг цилиндра. A - левая, B - правая резьба.

Поскольку резьба - наклонная плоскость, она всегда дает выигрыш в силе. Идеальный выигрыш равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию, проходимому при этом нагрузкой по оси винта. За один оборот нагрузка перемещается на расстояние между двумя соседними витками резьбы (a и b или b и c на рис. 7), которое называется шагом резьбы. Шаг резьбы обычно значительно меньше ее диаметра, так как иначе слишком велико трение.
КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными. Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак). Стрелки наручных часов поворачиваются системой зубчатых колес разного диаметра, находящихся в зацеплении друг с другом. Один из наиболее известных несложных комбинированных механизмов - домкрат. Домкрат (рис. 8) представляет собой комбинацию винта и ворота. Головка винта подпирает нагрузку, а другой его конец входит в резьбовую опору. Усилие прилагается к рукоятке, закрепленной в головке винта. Таким образом, расстояние усилия равно длине окружности, описываемой концом ручки. Длина окружности дается выражением 2pr, где p = 3,14159, а r - радиус окружности, т.е. в данном случае длина ручки. Очевидно, что чем длиннее ручка, тем больше идеальный выигрыш в силе. Расстояние, проходимое нагрузкой за один оборот ручки, равно шагу резьбы. В идеале можно получить очень большой выигрыш в силе, если длинную ручку сочетать с малым шагом резьбы. Поэтому несмотря на малый КПД домкрата (около 25%) он дает большой реальный выигрыш в силе.

Рис. 8. ДОМКРАТ - пример несложного комбинированного механизма (сочетание винта и ворота).

Выигрыш в силе, создаваемый комбинированным механизмом, равен произведению выигрышей отдельных механизмов, входящих в его состав. Так, идеальный выигрыш в силе (ИВС) для домкрата равен отношению длины окружности, описываемой ручкой, к шагу резьбы. Для входящего в состав домкрата ворота ИВС равен отношению длины окружности, описываемой ручкой (расстояние усилия), к длине окружности винта (расстояние нагрузки). Для винта домкрата ИВС равен отношению длины окружности винта (расстояния усилия) к шагу резьбы винта (расстоянию нагрузки). Перемножая ИВС отдельных механизмов домкрата, получаем для комбинированного механизма ИВС = (Окружность ручки/Окружность винта) * (Окружность винта/Шаг резьбы) = (Окружность ручки/Шаг резьбы). Для более сложных комбинированных механизмов вычислить ИВС труднее. Поэтому для них обычно указывают лишь реальный выигрыш.
См. также
КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ;
ДИНАМИКА;
СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ;
МЕХАНИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. М., 1986

Читайте также: