Types de liens expliqués
Avant de lire cet article, vous pouvez également apprécier notre Article de base des liens ici.
Un lien est un mécanisme formé en connectant deux ou plusieurs leviers ensemble. Les liens peuvent être conçus pour modifier la direction d'une force ou faire bouger deux objets ou plus en même temps. De nombreuses attaches différentes sont utilisées pour connecter des liens ensemble tout en leur permettent de se déplacer librement telles que des épingles, des boulons à filet avec des écrous et des rivets en atténuation vaguement. Il existe deux classes générales de liens: des liens plans simples et des liens spécialisés plus complexes; Les deux sont capables d'effectuer des tâches telles que la description des lignes droites ou des courbes et de l'exécution de mouvements à différentes vitesses. Les noms des mécanismes de liaison donnés ici sont largement mais pas universellement acceptés dans tous les manuels et références. Les liens peuvent être classés en fonction de leurs fonctions principales:
- Génération de fonction: le mouvement relatif entre les liens connectés au cadre
- Génération de chemins: le chemin d'un point de traceur
- Génération de mouvement: le mouvement du lien de coupleur
Liens plans simples
Quatre liens plans simples différents illustrés ci-dessous sont identifiés par la fonction:
- Lien de liaison en mouvement inverse, la figure A ci-dessous peut faire bouger les objets ou la force dans les directions opposées; Cela peut être fait en utilisant le lien d'entrée comme levier. Si le pivot fixe est équidistant des pivots en mouvement, le mouvement de la liaison de sortie sera égal au mouvement de la liaison d'entrée, mais il agira dans la direction opposée. Cependant, si le pivot fixe n'est pas centré, le mouvement de la liaison de sortie ne sera pas égal au mouvement de la liaison d'entrée. En sélectionnant la position du pivot fixe, la liaison peut être conçue pour produire des avantages mécaniques spécifiques. Cette liaison peut également être tournée à 360 °.
- La liaison push-pull, Fig. B, peut faire bouger les objets ou la force dans la même direction; Le lien de sortie se déplace dans le même sens que le lien d'entrée. Techniquement classé comme une liaison à quatre barres, il peut être tourné à 360 ° sans modifier sa fonction.
- La liaison de mouvement parallèle, Fig. C, peut faire bouger les objets ou les forces dans la même direction, mais à une distance réglée. Les pivots mobiles et fixes sur les liens opposés dans le parallélogramme doivent être équidistants pour que ce lien fonctionne correctement. Techniquement classé comme une liaison à quatre barres, cette liaison peut également être tournée à 360 ° sans modifier sa fonction. Les pantographes qui obtiennent l'énergie pour les trains électriques à partir de câbles aériens sont basés sur une liaison de mouvement parallèle. Les pantographes de dessin qui permettent aux dessins originaux d'être copiés manuellement sans traçage ni photocopie sont également des adaptations de ce lien; Dans sa forme la plus simple, il peut également conserver les bacs à outils en position horizontale lorsque les couvercles de boîte à outils sont ouverts.
- La liaison de la cloche, Fig. D, peut modifier la direction des objets ou de la force de 90 °. Ce lien a sonné des sonnettes avant l'investissement des clapettes électriques. Plus récemment, ce mécanisme a été adapté pour les freins à vélo. Cela a été fait en épinglant deux manivelles de cloche pliées à 90 ° dans des directions opposées ensemble pour former des pinces. En serrant les deux leviers de guidon liés aux extrémités d'entrée de chaque manivelle, les extrémités de sortie se déplaceront ensemble. Les blocs de caoutchouc sur les extrémités de sortie de chaque manivelle appuyent contre le bord de la roue, en arrêtant le vélo. Si les épingles qui forment un pivot fixe sont au milieu des manivelles, le mouvement de liaison sera égal. Cependant, si ces distances varient, un avantage mécanique peut être gagné.
Liens spécialisés
En plus de modifier les mouvements des objets ou des forces, des liens plus complexes ont été conçus pour remplir de nombreuses fonctions spécialisées: celles-ci incluent le dessin ou le traçage des lignes droites; des objets ou des outils en mouvement plus rapidement dans une course de rétraction que dans une course d'extension; et convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire et vice versa. Les liens spécialisés les plus simples sont des liens à quatre barres. Ces liens ont été suffisamment polyvalents pour être appliqués dans de nombreuses applications différentes. Les liens à quatre barres n'ont en fait que trois liens en mouvement, mais ils ont un lien fixe et quatre joints ou pivots de broches. Un mécanisme utile doit avoir au moins quatre liaisons mais des assemblages en boucle fermée de trois liens sont des éléments utiles dans les structures. Étant donné que toute liaison avec au moins un lien fixe est un mécanisme, les liens de mouvement parallèle et push-pull mentionnés précédemment sont des machines techniquement.
Les liaisons à quatre barres partagent des propriétés communes: trois liaisons mobiles rigides avec deux d'entre elles articulées à des bases fixes qui forment un cadre. Les mécanismes de liaison sont capables de produire un mouvement rotatif, oscillant ou alternatif par la rotation d'une manivelle. Les liens peuvent être utilisés pour convertir:
- Rotation continue dans une autre forme de rotation continue, avec un rapport de vitesse angulaire constant ou variable
- Rotation continue en oscillation ou oscillation continue en rotation, avec un rapport de vitesse constant ou variable
- Une forme d'oscillation dans une autre forme d'oscillation, ou une forme de réciprocité dans une autre forme de réciprocité, avec un rapport de vitesse constant ou variable
Il existe quatre façons différentes dont les liens à quatre barres peuvent effectuer des inversions ou compléter les révolutions sur les points de pivot fixes. Un lien de pivotage est considéré comme le membre d'entrée ou du pilote et l'autre est considéré comme l'élément de sortie ou pilote. Le lien mobile restant est communément appelé un lien de connexion. Le lien fixe, articulé par des épingles ou des pivots à chaque extrémité, est appelé la liaison de la fondation.
Le mécanisme de carter-rocker, figure ci-dessus, montre la deuxième inversion. Le lien le plus court AB est adjacent à AD, le lien de la fondation. Link AB peut faire une 360Revolution complète tandis que le CD de liaison opposée ne peut qu'osciller et décrire un arc.
Le mécanisme à double rocker, ci-dessous, démontre la troisième inversion. La liaison AD est le lien de fondation, et il est opposé à la liaison la plus courte BC. Bien que la liaison BC puisse faire une 360Revolution complète, les deux liens pivotants AB et CD ne peuvent osciller et décrire les arcs.
La quatrième inversion est un autre mécanisme de manivelle qui se comporte d'une manière similaire au mécanisme ci-dessous
Générateurs en ligne droite
Les liens capables de décrire les lignes droites sont appelés générateurs de ligne droite. Ces liens sont des composants importants dans divers types de machines, en particulier les machines-outils. Les dimensions des liens rigides jouent un rôle important pour garantir que ces mécanismes fonctionnent correctement.
Un exemple de générateur en ligne droite est le générateur de ligne droite de Watt. Ce lien est capable de décrire une courte ligne droite verticale. Il se compose de liens de longueur égale AB et CD, qui sont articulés respectivement à A et D. Le point médian de la liaison de connexion BC trace un modèle de la figure huit sur l'excursion complète du mécanisme, mais une ligne droite est tracée dans une partie de l'excursion car le point E diverge vers la gauche en haut de la course et vers la droite au bas du bas du bas le coup. Le fabricant d'instruments écossais James Watt a utilisé ce lien dans une pompe à faisceau à vapeur vers 1769, et c'était également un mécanisme de premier plan dans les premières machines à vapeur.
Un autre exemple de générateur en ligne droite est le générateur de ligne droite Scott Russell. Ce lien peut également décrire une ligne droite. Link AB est articulé au point A et épinglé pour lier le CD au point B. Le CD de liaison est articulé à un rouleau au point C, qui le restreint au mouvement oscillant horizontal.
Liens rotatifs / linéaires
Les liaisons rotatives / linéaires, également appelées mécanismes de curseur, sont des dispositifs mécaniques qui convertissent le mouvement rotatif en mouvement linéaire ou vice versa. Ils se composent de trois liens - une manivelle en rotation, une bielle coulissante et un bloc ou un piston coulissant.
La manivelle est un levier rotatif qui est attaché à un moteur ou à un moteur, tandis que la bielle est une liaison rigide qui glisse dans un canal ou une fente. Le bloc coulissant ou le piston est attaché à l'extrémité de la bielle et se déplace dans une direction linéaire.
Au fur et à mesure que la manivelle tourne, il déplace la bielle d'avant en arrière, ce qui fait bouger le bloc ou le piston coulissant dans une direction linéaire. Ce mouvement linéaire peut être utilisé pour effectuer des travaux, tels que la conduite d'une pompe, le soulèvement d'une charge ou le déplacement d'un tapis roulant.
L'inverse est également vrai - le mouvement linéaire peut être converti en mouvement rotatif. Lorsqu'une force est appliquée sur le bloc coulissant ou le piston, il déplace la bielle d'avant en arrière, faisant tourner la manivelle. Ce mouvement rotatif peut être utilisé pour alimenter un générateur, une lame de scie ou une roue de broyage.
Les mécanismes de curseur sont largement utilisés dans diverses applications, y compris les moteurs, les pompes, les compresseurs et de nombreux types d'équipements de fabrication. Ils sont efficaces, fiables et faciles à maintenir, ce qui en fait une composante essentielle de nombreux processus industriels.
Comment fonctionne un mécanisme de scotch-yoke
Un mécanisme de scotch-yoke est un type de mécanisme de mouvement alternatif qui convertit le mouvement rotatif en mouvement linéaire. Il porte le nom de l'ingénieur écossais James Watt qui l'a utilisé dans Steam Engine.
Le mécanisme se compose d'un vilebrequin en rotation avec une broche, appelée le joug, attaché à elle. Le joug se déplace d'avant en arrière le long d'une ligne droite, guidé par une fente dans un bloc coulissant ou un curseur. Le curseur est connecté à un piston ou à un autre appareil qui nécessite un mouvement linéaire.
Alors que le vilebrequin tourne, le joug se déplace d'avant en arrière en ligne droite, poussant et tirant le curseur avec. Le mouvement du curseur peut être utilisé pour effectuer des travaux, tels que le pompage des fluides ou les objets en mouvement le long d'une piste.
L'avantage clé du mécanisme de Scotch-Yoke est qu'il fournit un mouvement de vitesse fluide et constant au curseur, contrairement à d'autres mécanismes qui peuvent produire un mouvement saccadé ou inégal. Cependant, il présente également certains inconvénients, tels que une frottement élevé et une usure en raison du contact coulissant entre le joug et le curseur, et la nécessité d'un alignement précis du joug et du curseur pour éviter la liaison.
Dans l'ensemble, le mécanisme Scotch-Yoke est un moyen simple et efficace de convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire, et il a été utilisé dans un large éventail d'applications, y compris les moteurs, les pompes et les équipements de fabrication.
Comment fonctionne un mécanisme rotatif à linéaire
Un mécanisme rotatif à linéaire est un type de mécanisme qui convertit le mouvement de rotation en mouvement linéaire. Cela peut être réalisé grâce à une variété de mécanismes, chacun avec ses propres avantages et inconvénients uniques.
Un type commun de mécanisme rotatif à linéaire est le mécanisme de vis, qui se compose d'une vis et d'un écrou. La vis a un arbre fileté qui est tourné par un moteur ou une autre source de mouvement rotatif. L'écrou est enfilé sur la vis et se déplace le long de la longueur de la vis lorsqu'il tourne. Ce mouvement linéaire peut être utilisé pour effectuer des travaux, tels que déplacer une plate-forme ou soulever une charge.
Un autre type de mécanisme rotatif à linéaire est le mécanisme de vilebrequin, qui est couramment utilisé dans les moteurs. Le vilebrequin a une série de manivelles ou de revues qui sont compensées à partir de la ligne médiane de l'arbre. Au fur et à mesure que l'arbre tourne, les manivelles poussent et tirent des bielles de connexion qui sont fixées à des pistons ou à d'autres dispositifs qui nécessitent un mouvement linéaire.
Un autre type de mécanisme rotatif à linéaire est le mécanisme CAM, qui utilise une came rotative pour produire un mouvement linéaire. La came a une forme non circulaire qui provoque un disciple, comme un rouleau ou un levier, se déplacer sur un chemin linéaire lorsque la came tourne. Cela peut être utilisé pour effectuer une variété de fonctions, telles que l'ouverture et la fermeture des vannes ou le déplacement d'une plate-forme le long d'une piste.
Dans l'ensemble, les mécanismes rotatifs-linéaires sont des composants essentiels dans de nombreuses machines et appareils. Le choix du mécanisme dépend de facteurs tels que la quantité requise de mouvement linéaire, la vitesse et la précision du mouvement et les sources d'espace et d'alimentation disponibles.
Pour comprendre les autres classes de leviers, nous avons créé quelques articles de blog sur ceux ci-dessous:
