Engineering
Кулисный механизм с прямым пазом
Запустите синусный кулисный механизм и кривошипно-ползунный от одного кривошипа: ходы равны, но только кулиса движется по чистому косинусу. Укоротите шатун — разница растёт; нагрузите выходы и сравните момент на кривошипе.
Что происходит
Один коленчатый вал приводит два выхода. Спереди палец кривошипа несёт камень, скользящий в прямом пазу кулисы: x₁ = r cos θ — чисто гармоническое движение. Сзади тот же кривошип через шатун длиной l двигает ползун: x₂ = r cos θ + √(l² − r² sin²θ), смещённое и искажённое качанием шатуна. Оба хода равны 2r. Указатели на общей шкале показывают оба положения, x₂ отсчитывается от l; их разница растёт, чем короче шатун по сравнению с кривошипом. Добавьте трение в направляющей кулисы или ползуна и сравните момент на кривошипе и боковую силу на камне в пазу.
Модель: жёсткие детали, соединённые идеальными шарнирами и ползунами; трение в направляющих — ограниченная сила против движения; мотор держит скорость в пределах своего момента. Без зазоров и трения в шарнирах и в пазу.
Что попробовать
Сравните два указателя на общей шкале, затем укоротите шатун и повторите.
Уравнения модуля
Уравнения x₁ = r cos θ x₂ = r cos θ + √(l² − r² sin²θ) x₂ − l − x₁ ≈ −r² sin²θ / (2l)
