请问曲柄连杆机构使活塞作往复运动不是简谐运动的原因是什么?怎么知道力与位移是否成正比?
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/04 06:26:30
请问曲柄连杆机构使活塞作往复运动不是简谐运动的原因是什么?怎么知道力与位移是否成正比?
你是想问假设曲柄连杆机构中,曲柄是匀速转动,那连杆的往复运动是不是简谐振动?的确不是.这是一个纯运动学的问题,不需要也不可能用力和位移是否成正比来判断.
以纯运动学的方法解决这个问题:平面内,一个质点A围绕一个固定点O(圆心)匀速转动,那么这个质点A在坐标轴上的投影做的是简谐振动.回到曲柄连杆机构,曲柄如果匀速转动,那么曲柄和连杆的连接点(假设是一个螺丝)在水平方向上的投影是简谐震动,但连杆另一端的活塞的位移和速度,和连接点螺丝的投影是不同的,因为活塞和螺丝之间的连杆有时水平,有时倾斜.
活塞具体做什么运动,也很容易解决,设曲柄长r,连杆长l,曲柄以角速度w匀速速转动,并设转动轴为原点O,则t时刻,曲柄和连杆的连接点水平位移 s = cos(wt)——典型的简谐振动.而连杆另一端的活塞的位移-时间函数是什么呢?画个图,简单几何问题,s‘ = f(t),很明显f(t)不能化简为sin(wt + φ)的简谐振动形式,所以不是简谐振动.
以纯运动学的方法解决这个问题:平面内,一个质点A围绕一个固定点O(圆心)匀速转动,那么这个质点A在坐标轴上的投影做的是简谐振动.回到曲柄连杆机构,曲柄如果匀速转动,那么曲柄和连杆的连接点(假设是一个螺丝)在水平方向上的投影是简谐震动,但连杆另一端的活塞的位移和速度,和连接点螺丝的投影是不同的,因为活塞和螺丝之间的连杆有时水平,有时倾斜.
活塞具体做什么运动,也很容易解决,设曲柄长r,连杆长l,曲柄以角速度w匀速速转动,并设转动轴为原点O,则t时刻,曲柄和连杆的连接点水平位移 s = cos(wt)——典型的简谐振动.而连杆另一端的活塞的位移-时间函数是什么呢?画个图,简单几何问题,s‘ = f(t),很明显f(t)不能化简为sin(wt + φ)的简谐振动形式,所以不是简谐振动.
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