【機(jī)械cax360第231期】機(jī)械動圖更加直觀的表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程及其原理，這期我們就通過機(jī)械動圖來解釋一些機(jī)構(gòu)的工作原理。
01 飛機(jī)的星型發(fā)動機(jī)
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星型發(fā)動機(jī)是一種氣缸環(huán)繞曲軸呈星型排列的一種活塞式發(fā)動機(jī)，氣缸數(shù)多為奇數(shù)。它可靠性高，重量輕，功率提升潛力大，維修性和生存性也不錯。在噴氣發(fā)動機(jī)出現(xiàn)之前，活塞式飛機(jī)發(fā)動機(jī)大多采用星型設(shè)計(jì)，因其曲軸短戰(zhàn)場生存性強(qiáng)，再因其結(jié)構(gòu)緊湊占用飛機(jī)空間小而被艦載機(jī)廣泛使用;其余發(fā)動機(jī)則采用V型設(shè)計(jì)，現(xiàn)代的一些輕型飛機(jī)則采用直列或水平對置型發(fā)動機(jī)。
02 四沖程發(fā)動機(jī)
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四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)由4個(gè)活塞行程組成，即進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程。
四沖程汽油機(jī)工作原理是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進(jìn)氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復(fù)直線運(yùn)動，通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。
03 斯特林發(fā)動機(jī)
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斯特林發(fā)動機(jī)是倫敦的牧師羅巴特 斯特林于1816年發(fā)明的，所以命名為"斯特林發(fā)動機(jī)"。斯特林發(fā)動機(jī)是獨(dú)特的熱機(jī)，因?yàn)樗麄儗?shí)際上的效率幾乎等于理論最大效率，稱為卡諾循環(huán)效率。斯特林發(fā)動機(jī)是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動力的。這是一種外燃發(fā)動機(jī)，使燃料連續(xù)地燃燒，蒸發(fā)的膨脹氫氣(或氦)作為動力氣體使活塞運(yùn)動，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復(fù)地進(jìn)行這樣的循環(huán)過程。
斯特林發(fā)動機(jī)工作原理：它是一種外燃的、閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動機(jī)，熱氣機(jī)可用氫、氮、氦或空氣等作為工質(zhì)，按斯特林循環(huán)工作。在熱氣機(jī)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜?，膨脹作功燃料在氣缸外的燃燒室?nèi)連續(xù)燃燒，通過加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。
04 水平對置發(fā)動機(jī)
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水平對置發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上左右運(yùn)動。使發(fā)動機(jī)的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升，減少噪音。
水平對置發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上左右運(yùn)動。使發(fā)動機(jī)的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升，減少噪音。
水平對置發(fā)動機(jī)缺點(diǎn)：除了因?yàn)樗綄χ媒Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑?，會使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。顯然保時(shí)捷和斯巴魯都很好的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養(yǎng)護(hù)成本，并且由于機(jī)體較寬，因而并不利于布局。
05 凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)
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凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)主要是由凸輪和裝有滾子的分度盤組成，通過凸輪推動分度盤步進(jìn)運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)把凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為分度盤的間歇運(yùn)動，分度盤時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，且按最佳運(yùn)動規(guī)律轉(zhuǎn)動，因此具有良好的運(yùn)動性能和動力性能。
06 帶傳動
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帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動或動力傳遞的一種機(jī)械傳動。根據(jù)傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動中應(yīng)用十分廣泛。
摩擦型帶傳動能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準(zhǔn)確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時(shí)也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。
07 齒輪傳動
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齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運(yùn)動的機(jī)械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點(diǎn)。在所有的機(jī)械傳動中，齒輪傳動應(yīng)用最廣，可用來傳遞相對位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動和動力。
齒輪傳動的特點(diǎn)是：齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá)300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。
