آلية الخط المستقيم

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 45 صور
الموسوعة الحرة
رسم متحرك لوصلة وات.
رسم متحرك لوصلة روبرتس.
وصلة ساروس. الأجزاء ذات اللون نفسه لها نفس الأبعاد.
Peaucellier-Lipkin Inversor. الحلقات ذات اللون نفسه لها نفس الطول.

الآلية الخطية هي آلية تحوّل أي نوع من الحركة الدورانية أو الزاوية إلى حركة خطية مثالية أو شبه مثالية، أو العكس . الحركة الخطية هي حركة خطية ذات طول محدد أو "شوط"، حيث يتبع كل شوط أمامي شوط رجوع، مما ينتج عنه حركة ترددية . أول آلية من هذا النوع، والتي حصل جيمس وات على براءة اختراعها عام 1784 ، أنتجت حركة خطية تقريبية، أطلق عليها وات اسم الحركة المتوازية .

تُستخدم الآليات ذات الخط المستقيم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل المحركات، وأنظمة تعليق المركبات، والروبوتات المتحركة، وعجلات المركبات الجوالة.

تاريخ

في أواخر القرن الثامن عشر، وقبل اختراع آلة التسوية وآلة التفريز ، كان من الصعب للغاية تشكيل الأسطح المستوية والمستقيمة. خلال تلك الحقبة، أُولي اهتمام كبير لمشكلة تحقيق حركة خطية مستقيمة ، إذ كان من شأنها أن تُمكّن من تشكيل هذه الأسطح. ولإيجاد حل لهذه المشكلة، طوّر جيمس وات أول آلية خطية لتوجيه مكابس محركات البخار البدائية. ورغم أنها لا تُنتج خطًا مستقيمًا تمامًا، إلا أنها تُحقق تقريبًا جيدًا على مسافة حركة كبيرة.

تم اكتشاف الوصلات المستقيمة المثالية في وقت لاحق في القرن التاسع عشر، لكنها لم تكن مطلوبة بنفس القدر، حيث تم تطوير تقنيات أخرى للتصنيع بحلول ذلك الوقت.

قائمة الروابط

روابط خطية تقريبية

تستخدم هذه الآليات غالبًا وصلات رباعية القضبان نظرًا لقلة عدد أجزائها. تتميز هذه الوصلات الرباعية القضبان بمنحنيات ربط تتضمن منطقة أو أكثر من الحركة الخطية شبه المثالية. ويُستثنى من ذلك حركة وات المتوازية، التي تجمع بين وصلة وات ووصلة رباعية القضبان أخرى - البانتوغراف - لتضخيم الحركة الخطية التقريبية الموجودة.

لا يمكن إنشاء حركة خطية مستقيمة مثالية باستخدام وصلة رباعية القضبان، دون استخدام مفصل انزلاقي .

وصلات خطية مثالية

في نهاية المطاف، تم تحقيق حركة خطية مستقيمة مثالية. وكانت وصلة ساروس أول وصلة خطية مثالية، صُنعت عام 1853. ومع ذلك، فهي وصلة مكانية وليست وصلة مستوية. ولم تُصنع أول وصلة مستوية حتى عام 1864.

تعتمد جميع الوصلات المستوية التي تُنتج حركة خطية مثالية حاليًا على الانعكاس حول دائرة لإنتاج دائرة افتراضية ذات نصف قطر لانهائي، وهي عبارة عن خط مستقيم. ولهذا السبب تُسمى هذه الوصلات بالعواكس أو خلايا العواكس. أبسط الحلول هي إطار هارت W - الذي يستخدم ستة قضبان - والعواكس الرباعية المستوية - سيلفستر-كيمب وكومارا-كامبلينغ، والتي تستخدم أيضًا ستة قضبان.

تُحوّل آلية سكوت راسل (1803) الحركة الخطية بزاوية قائمة، لكنها ليست آلية خطية بحد ذاتها. وتتشابه آلية عارضة الجراد/إيفانز ، وهي آلية خطية تقريبية، وآلية بريكارد، وهي آلية خطية دقيقة، مع آلية سكوت راسل وآلية تراميل لأرخميدس .

آليات لا مركزية مركبة ذات حركة بيضاوية

تستخدم هذه الآليات مبدأ المنحنى المتدحرج بدلاً من منحنى الوصلة، ويمكنها تحويل الحركة الدورانية المستمرة، بدلاً من الحركة المحدودة فقط، إلى حركة ترددية والعكس عبر الحركة الإهليلجية. لا تُنتج الحركة الجيبية المستقيمة قوى قصور ذاتي من الدرجة الثانية، مما يُسهّل عملية الموازنة في الآلات عالية السرعة.

  • آلية أرخميدس . كانت في الأصل جهازًا لرسم الإهليلج. تُعرف أيضًا بآلية المنزلق المزدوج، وتعتمد على حقيقة أن الدائرة والخط المستقيم حالتان خاصتان من الإهليلج. وهي مبنية على نفس المبدأ الحركي لآلية كاردان للخط المستقيم (المذكورة أعلاه)، ويمكن اعتبارها ترسًا مسننًا ذا سنين داخل ترس حلقي ذي أربعة أسنان. وقد استُخدمت في محرك بيكر-كروس. [ 3 ] كما استُخدمت بشكل معكوس في محرك بارسونز البخاري [ 4 ] ، ولا تزال موجودة حتى اليوم في أشكال معكوسة أخرى مثل وصلة أولدهام وآلية النير الاسكتلندي .
نظام تروس لا مركزي متعدد الأقطاب لمحرك شعاعي ثلاثي الأسطوانات. [ 5 ]

نظام تروس ستيلر-سميث اللامركزي، الميزات الأساسية، مؤطر. [ 6 ]
  • MultiFAZE هو اختصار لعبارة Multiple Fixed Axis Shaft Compound Eccentric (محور ثابت متعدد المحاور ذو تروس لا مركزية مركبة). يشير هذا المصطلح إلى آلية تستخدم سلسلة تروس لا مركزية لتحويل الحركات الترددية والدورانية. تاريخيًا، قدّم مايكل ماير طلب براءة اختراع لهذه الآلية [ 7 ] عام 1982، ونُشر الطلب في 15 مارس 1984. في 6 يوليو من العام نفسه، قدّمت جامعة ويست فرجينيا (الولايات المتحدة الأمريكية) طلب براءة اختراع مؤقت [ 8 ] لمحرك يستخدم نفس سلسلة التروس اللامركزية، ونسبت الاختراع إلى البروفيسورين ألفريد إتش. ستيلر وجيمس إي. سميث، دون الإشارة إلى براءة اختراع ماير. أصبحت آلية MultiFAZE تُعرف أساسًا بآلية ستيلر-سميث. ادّعى ستيلر أنه استوحى الفكرة من "آلة لا تقوم بأي شيء" [ 9 ] ، لكن الصلة بينهما غير واضحة. يشير استخدام الحزام أو السلسلة [ 10 ] كبديل لسلسلة التروس إلى ضعف فهم المبادئ الميكانيكية الأساسية. أصبحت هذه الآلية موضوع أطروحة البروفيسور سميث [ 11 ] وبداية مسيرته المهنية. تم بناء محركين تجريبيين من طراز ستيلر-سميث في الجامعة [ 12 ] ، وحظيا بتغطية إعلامية واسعة [ 9 ] والضجة الإعلامية المعتادة التي تصاحب تصميمات المحركات الجديدة. [ 13 ] [ 14 ] مع ذلك، كان معظم العمل نظريًا، حيث تركز على عمليات المحاكاة الحاسوبية وتحليلات الآلية. وقد أدى ذلك إلى سلسلة من التقارير الفنية وأوراق المؤتمرات [ 15 ] ، وحصلت كلية الهندسة بالجامعة على أول منحة بقيمة مليون دولار. [ 9 ] في 13 نوفمبر 1989، وافق الكونجرس الأمريكي على منحة قدرها 1,760,000 دولار أمريكي لإجراء أبحاث حول إمكانات هذا المحرك في المركبات القتالية المستقبلية. [ 16 ]

روابط خطية تقريبية

الأجزاء/الوصلات ذات اللون نفسه لها نفس الأبعاد.

وصلات خطية مثالية

الأجزاء/الوصلات ذات اللون نفسه لها نفس الأبعاد.

زوج توسي، حركة إهليلجية: نسخ وانعكاسات

آليات لا مركزية مركبة ذات حركة بيضاوية

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 يحتوي الربط على أوضاع غير مستقرة لم يتم أخذها في الاعتبار. ولتوضيح الأمر، لم يتم عرض إجراءات التخفيف لهذه الأوضاع غير المستقرة.

مراجع

  1. ↑ كيمب، ألفريد براي (1877). كيفية رسم خط مستقيم: محاضرة عن الوصلات . ماكميلان وشركاه. ISBN 978-1-4297-0244-7.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  2. ↑ أرتوبوليفسكي، إيفان إيفانوفيتش. الآليات في التصميم الهندسي الحديث . ISBN 978-5-9710-5698-0.
  3. ↑ محرك رباعي الأسطوانات، رباعي الأشواط، بمكونين مترددين، بقلم أ. ج. س. بيكر، م. إ. كروس، مؤسسة المهندسين الميكانيكيين، قسم السيارات، المجلد 188، 38/74
  4. ↑ محرك بارسونز الدائري
  5. ↑ من براءة الاختراع رقم DE 3232974
  6. ↑ من براءة الاختراع رقم US 4641611. انظر أيضًا منشورات ج. سميث وآخرون، على سبيل المثال: الموازنة الكاملة لمحرك ستيلر-سميث: 4 أو 8 أو 12 أو 16 أسطوانة أو أكثر.
  7. ↑ براءة الاختراع رقم DE 3232974
  8. ↑ انظر براءة الاختراع رقم US 4641611
  9. 1 2 3 الهندسة الكيميائية في جامعة ويست فرجينيا: تاريخ حي، صفحة 79
  10. ↑ الجزء رقم 40، الصفحة الأولى، الصفحات 1 و4، البندان 13 و15 من براءة الاختراع رقم US4641611
  11. ↑ سميث، جيمس إي. "التحليل الديناميكي لآلية بيضاوية الشكل لتطبيقها المحتمل على محرك احتراق داخلي ذي عمود مرفقي عائم". أطروحة دكتوراه. جامعة ويست فرجينيا. 1984.
  12. ↑ محرك ستيلر-سميث - تطوير بيئة جديدة للمواد عالية التقنية
  13. ↑ أساتذة جامعة ويست فرجينيا يصممون محركًا ثوريًا، أرشيفات وكالة يونايتد برس إنترناشونال
  14. ↑ محركات نظيفة - مزيج من المواد المتقدمة وتصميم محرك جديد، جيمس إي. سميث، راندولف أ. تشرشل، جاكي بروتش، جامعة ويست فرجينيا، 1988
  15. ↑ انظر، على سبيل المثال، Researchgate(1) و Researchgate(2)
  16. ↑ ١٣ نوفمبر ١٩٨٩، سجل الكونغرس - مجلس النواب، المجلد ١٣٥، الجزء ٢٠، الصفحة ٢٨٤٥٣
  • نظرية الآلات والآليات، جوزيف إدوارد شيجلي