Связь Ватта

Анимация связи Ватта
Размеры (длины блока a, b ):

  Ссылка 3: A + A

  Ссылки 2 и 4: B

Вертикальное расстояние между суставами ≈ 2 a
Горизонтальное расстояние между суставами заземления ≈ 2 б
Таким образом, ссылка 1 (общее расстояние между суставами): $\approx {\sqrt {4a^{2}+4b^{2}}}$

Диаграмма нарисованной вручную Джеймса Уотта (1808) в письме своему сыну, описывающему, как он достиг дизайна.

- Связанка Ватта это тип механической связи, изобретенной Джеймсом Уоттом, в котором центральная точка движения связи с ограниченностью для прохождения почти прямого пути . Ватт описал связь в своей патентной спецификации 1784 года для парового двигателя Watt .

Сегодня он используется в автомобильных подвесках подвески , где он является ключом к кинематике , то есть ее свойствами движения, ограничивая движение оси транспортного средства почти вертикальным движением, а также ограничивает горизонтальное движение.

Описание

Связь Ватта состоит из трех стержней, скрепленных в цепочке. Цепочка стержней состоит из двух конечных баров и средней бары. Средний стержень закреплен на каждом из его концов до одного из концов каждого наружного стержня. Два наружных стержня имеют одинаковую длину и длиннее средней полосы. Три стержня могут поворачиваться вокруг двух болтов. Внешние конечные точки длинных стержней зафиксированы на месте по сравнению с друг другу, но в остальном три стержня могут свободно разворачиваться вокруг двух суставов, где они встречаются.

В анализе сцепления существует воображаемая стержень с фиксированной длиной, соединяющая внешние конечные точки. Таким образом, связь Уотта является примером сцепления с четырьмя барами .

История

Рисунок 9 из патентной заявки Джеймса Ватта (верхняя левая часть), показывающая прямую связь

Его Genesis содержится в письме, которую Ватт написал Мэтью Боултону в июне 1784 года.

Я получил представление о методе, чтобы привести к перпендикулярно перпендикулярно перпендикулярно перпендикулярно, только прикрепляя его к кусочке железа на луче, без цепей или перпендикулярных гидов [...] и одной из самых гениальных простых частей механики, которую я изобрел.

Контекст инноваций Ватта был описан CG Gibson:

Во время промышленной революции механизмы превращения вращения в линейное движение были широко приняты в промышленных и горных машинах, локомотивах и измерениях. Такие устройства должны были сочетать разработку простоты с высокой степенью точности и способности работать со скоростью в течение длительных периодов времени. Для многих целей приблизительное линейное движение является приемлемой заменой точного линейного движения. Возможно, самым известным примером является связь Watt Four Bar, изобретенная шотландским инженером Джеймсом Уоттом в 1784 году.

Этот тип связи является одним из нескольких типов, описанных в патентной спецификации Уотта 28 апреля 1784 года. Однако в своем письме в Боултон он фактически описывал развитие связи, которая не была включена в патент. Немного более поздний дизайн, называемый параллельной движением , привел к более удобному пространственному дизайну, которая фактически использовалась в его возвратном порядке , и его вращающиеся двигатели для луча .

Джеймс Уотт Параллельная связь движения

Форма, прослеженная с помощью связи

Эта связь не генерирует истинное движение прямой линии, и, действительно, Ватт не утверждал, что это сделало. Скорее, он прослеживает кривую Ватта , лемс -какую кривую в форме восемь; Когда длина его стержней и его основания выбираются для образования скрещенного квадрата , он прослеживает лянскую из Бернулли . В письме в Боултон 11 сентября 1784 года Ватт описывает связь следующим образом.

Выпуклые арки, лежащие в противоречивых направлениях, в соединении есть определенная точка, которая имеет очень небольшое разумное изменение от прямой линии.

Несмотря на то, что связь Peaucellier-Lipkin , инверсор Харта и другие механизмы прямой линии генерируют истинное прямое движение, связь Уотта имеет преимущество гораздо большей простоты, чем эти другие связи. В этом отношении он похож на связь Chebyshev , другую связь, которая создает приблизительное прямое движение; Однако в случае связи Уотта движение перпендикулярно линии между ее двумя конечными точками, тогда как в связи с Чебишева движение параллельно этой линии.

Приложения

Поршень двойного действия

Более ранние одноразовые балки использовали цепь для подключения поршня к луче, и это удовлетворительно сработало для перекачки воды из шахт и т. Д. Однако для роторного движения связь, которая работает как при сжатии, так и натяжении, обеспечивает лучшую конструкцию и позволяет Цилиндр двойного действия, который будет использоваться. Такой двигатель включает в себя поршень, на который поочередно действует пара, следовательно, удвоив свою силу. Связь, фактически используемая Ваттом (также изобретенной им) в его более поздних двигателях роторных пучков, называлась параллельная связь движения , разработку «связи Ватта», но с использованием того же принципа. Поршень двигателя прикреплен к центральной точке связи, что позволяет ему действовать на двух внешних балках связи, как нажимать, так и тянуть. Почти линейное движение связи позволяет этому типу двигателя использовать жесткое соединение с поршнем, не заставляя поршень связывать в его содержащем цилиндре. Эта конфигурация также приводит к более гладкому движению луча, чем одноразовый двигатель, что облегчает преобразование его движения на спине и до начала вращения.

Пример связей Ватта можно найти на высоком и промежуточном поршневом стерене с помощью двигателей Crossness 1865 года . В этих двигателях поршень низкого давления использует более обычную параллельную связь движения, но стержень высокого и промежуточного давления не подключается к концу луча, поэтому нет необходимости сохранять пространство.

Подвеска транспортного средства

Автомобильная подвеска Ватта

Подвеска поезда Ватта

Связанка Ватта используется на задней оси некоторых автомобильных подвесков в качестве улучшения над стержнем Панхарда , который был спроектирован в начале двадцатого века. Оба метода предназначены для предотвращения относительного бокового движения между осью и телом автомобиля. Связь Ватта намного более близко приближается к вертикальному прямым движению, и он делает это, последовательно определяя центр оси в продольной центре транспортного средства, а не к одной стороне транспортного средства, как это было использовал.

Он состоит из двух горизонтальных стержней равной длины, установленных на каждой стороне шасси. Между этими двумя стержнями соединен короткая вертикальная стержень. Центр этого короткого вертикального стержня - точка, которая ограничена движением прямой линии - монтируется до центра оси. Все поворотные точки могут свободно вращаться в вертикальной плоскости.

В некотором смысле, связь Ватта можно рассматривать как два стержня Панхарда, установленные напротив друг друга. Однако в договоренности Уотта противоположные изогнутые движения, введенные поворотными стержнями Panhard, в значительной степени уравновешивают друг друга в короткой вертикальной вращающейся стержне.

Связанка может быть перевернута, и в этом случае центр P прикреплен к телу, а L1 и L3 монтируют к оси. Это уменьшает непредвиденную массу и слегка меняет кинематику. Эта договоренность использовалась на австралийских суперкарах V8 до конца сезона 2012 года.

Связь Ватта также может быть использована для предотвращения движения оси в продольном направлении автомобиля. Это приложение включает в себя две связи Ватта на каждой стороне оси, параллельно направлению вождения, но только одна 4-барная связь чаще встречается в системах гоночной подвески.

Смотрите также

• Четырехбарная связь
• Связь (механическая)
• Прямая линейная механизм
• Параллельная связь Ватта , прямая связь, построенная на связи Ватта.

Внешние ссылки

• Ватт -лучевой двигатель
• Как нарисовать прямую линию, AB Kempe, BA
• Lenseiscoidal (Рисунок 8 Изогнутая) связь первого вида WATT
• Lenseiscoidal Binding of Second и Third вида Watt
• Моделирование с использованием программного обеспечения для молекулярного рабочего стока.