Engineering
Друкарська машинка та важелі
Друкуйте за конторським столом біля вікна: натискання веде клавішу та її літерний важіль через тягу як одне тіло проти зворотної пружини; коли клавіша впирається, важіль летить далі сам і б’є по валику рівно з енергією замкненої формули, а те, чого не поверне стрічка, відбиває літеру. Натисніть слабше за порогову силу — і важіль не долетить; друкуйте дедалі швидше, доки два важелі не зустрінуться в напрямній і не зчепляться; навантажте каретку, доки вона не перестане встигати ступити на одну літеру до наступного удару, — і літери ляжуть одна на одну. Робота пальців зводиться з усіма втратами.
Що відбувається
Чотири літерні важелі по 5·10⁻⁵ кг·м², кожен зв’язаний зі своєю клавішею передачею 100 рад на метр ходу клавіші, проти зворотної пружини 12 мН·м плюс 8 мН·м на радіан. Поки клавішу натиснуто, клавіша й важіль рухаються як одне тіло ефективної маси m_k + I G²; коли клавіша впирається на 12 мм, її кінетична енергія йде в упор, а важіль летить до валика на 1,75 рад, б’є з коефіцієнтом відновлення 0,2 і падає назад на подушку. Кожен удар звільняє спуск: заводна пружина тягне каретку 2,5 кг на крок 2,54 мм. Два важелі вище кута напрямної одночасно зчіплюються. RK4 з кроком 20 мкс; робота пальців зводиться з усіма втратами.
Що спробувати
Натисніть одну клавішу і порівняйте енергію удару із замкненою формулою; друкуйте швидше, доки кошик не заклинить, потім звільніть його; навантажте каретку, доки літери не ляжуть одна на одну; натисніть слабше за порогову силу.
Модель та її обмеження
Жорсткі важелі й клавіші, лінійна пружина, миттєві удари, стала заводна пружина, чотири важелі в роботі; без механіки подачі стрічки й переведення рядка. Енергії — цього ідеалізованого механізму.
Рівняння модуля
Рівняння (m_k + I·G²)·a_x = F_key − G·(τ0 + k·θ), θ = G·x E_strike = (I·G²/m_eff)·(F·d − W_e) − W_free E_ink = E_strike·(1 − e²), F_min = (W_free·m_eff/(I·G²) + W_e)/d t_c = √(2·m_c·p/(F_s − F_f)), jam: two bars above θ_g
