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从零讲:机器-人-机构设计之掌声响起

转载 2015-06-30 00:09:33

中国高铁让中国站在世界舞台上掌声响起,快速崛起,令人刮目相看。当我们买票搭乘高铁时,能否也刮目欣赏一下高铁技术,是否看到动车的高压电线为什么是直的?而普通电线杆的电线却是弯的?这怎么会与定滑轮有关呢?扯太远了吧!?要回答此问题之前,先要从电气火车牵引供电系统的接触网谈起。由于电气机车本身不带原动机,靠接受接触网送来的电流作为能源,由牵引电动机驱动机车的车轮转动。电气化铁路的高压输电线,无论在严冬还是盛夏都要绷直,那是因为电气火车在快速运行的时候要保持跟电源稳定的接触,才能使高压线与列车的电极接触良好,这就必须对高压线施加恒定的拉力,为此,工程师设计了如上图照片中下方所示那样的恒拉力系统简图,请指出简图中的动滑轮和定滑轮分别是哪个?我们可由图知AB两滑轮的转轴固定,因此AB定滑轮没错C可以左右移动为动滑轮。另外,如果你观察铁道旁的电线杆,每隔一段距离就有很多水泥块,接着一个动滑轮一个定滑轮,这些水泥块这个是把电线拉直的力量。每隔一段距离就有这些配重来把电线拉直,所以电线永远都会和火车顶盖上保持一定的距离。

定滑轮与杠杆模拟图

一般的滑轮是可以绕着中心轴旋转的圆轮,而定滑轮的中心轴是固定不动的。在圆轮的圆周面具有凹槽,将绳索缠绕于凹槽,用力牵拉绳索两端的任一端,则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转,定滑轮的功能是改变力的方向,如上图右方所示。当牵拉重物时,可使用定滑轮将施力方向转变为容易出力的方向。使用定滑轮时,施力牵拉的距离等于物体上升的距离,不能省力也不费力。定滑轮和杠杆有什么相同的地方滑轮是一种杠杆的应用定滑轮与杠杆模拟图所示那样。定滑轮就像一个等臂杠杆,滑轮的中心(圆心)其实就杠杆一个支点至于两侧半径外缘到中心的距离,分别是施力臂(用力处)和抗力臂(拉物)

就让定滑轮引领我们,顺着中国高铁的引进消化吸收再创新的心法,一起动手操作积木。首先,从零开始思考,机构动力车在车轮、平台、动力三方面,由于有着相同平台化的底盘骨架,除了轮子不用重新发明,底盘骨架平台也不用再重新发明,就只剩下动力单方面着眼进行设计,这样就可以快速有效地把定滑轮设计安装在新款车的框架里,这也是机构动力车集团军能够经济有效创新智造的奥秘,当然还要经过多番的尝试与犯错。以下就是创新智造出来具有定滑轮特色的新款机构动力车。

保有定滑轮特色尚处于待命状态的新款机构动力车

上图是运用定滑轮特色的新款机构动力车,其右側尾部连杆尚未触发的情况,当然,其底盘骨架平台上色框架侧顶边正竖立着扁连杆,表示该扁连杆圆弧边缘尚未顶起当作棘爪卡在后轮轴上中齿轮的连杆,因此机构动力车尚处于待命状态。下图则是运用定滑轮特色的新款机构动力车,其右側尾部连杆受到碰撞,因而触发启动的情况,这时,其底盘骨架平台上色框架侧顶边的扁连杆已经向后倾斜,那是受到绳索拉力定滑轮轉移力的作用,进而使绳索拨动了扁连杆,表示该扁连杆圆弧边缘已经顶起原先具有棘爪作用的连杆,起得了杠杆作用进而抛开棘爪,现在已松动后轮轴上的中齿轮了,说时迟那时快,储能立马转换成为快速运转的动力,只见,机构动力车像一只脱缰之马往前奔驰。

保有定滑轮特色已触发启动的新款机构动力车 

中国高铁之所以能够让世界人们掌声响起,是因为不放过任何细节,就像富士康老板郭台铭所说的,魔鬼藏在细节里,不要认为事小就差不多可以就够啦,反倒是往往忽略小事可导致严重失败哪怕是个定滑轮这种简单机械,咱们都得好好研究研究不够细腻,有机会就把它改良,例如就像本博文第一张图左方照片所示高铁的电线杆,旁边世界上最稳定、全球质量最好牵引供电系统里的接触网,这份认真当然值得掌声响起。注意照片里高铁电线杆顶部右侧有两个较大带刺圆盘,它叫伞齿棘轮,那可是改良自原来一般拉直电线所用的定滑轮,如果仔细看伞齿棘轮的构造,它在一个小圆柱轮上环绕电线,就知道它拥有定滑轮的基因。给力掌声响起

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