定滑轮和动滑轮示意图
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滑轮物理知识点滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。
如右图所示。
因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同,滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2三种滑轮定义及特点(1)定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。
(实质是个等臂杠杆)。
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:等臂杠杆③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G绳子自由端移动距离S(F)(或速度v(F))=重物移动的距离S(G)(或速度V(G))(2)动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离。
(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)①定义:和重物一起移动的滑轮。
(可上下移动,也可左右移动)②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F=(1/2)G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G(物)+G(动))/2绳子自由端移动距离S(F)(或V(F)=2倍的重物移动的距离S(G)(或V(G)) (3)滑轮组:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
1、定义:由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2、特点:可以省力,也可以改变力的方向。
使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
3、动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是:使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即s=nh。
如下图所示。
(n表示承担物重绳子的段数)3滑轮组的组装:(1)根据的关系,求出动滑轮上绳子的段数n;(2)确定动滑轮的个数;(3)根据施力方向的要求,确定定滑轮个数。
确定定滑轮个数的原则是:一个动滑轮应配置一个定滑轮,当动滑轮上为偶数段绳子时,可减少一个定滑轮,但若要求改变力的作用方向时,则应在增加一个定滑轮。
6 滑轮的设计计算6.1滑轮的概述6.1.1 滑轮的定义滑轮是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。
[由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。
]滑轮是变形杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。
中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变形的等臂杠杆,不省力但可以改变力的方向。
中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮,是变形的不等臂杠杆,能省一半力,但不改变力的方向。
实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。
滑轮组既省力又能改变力的方向。
工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。
滑轮组在起重机、卷扬机、升降机,高压线上坐滑轮等机械中得到广泛应用。
6.1.2滑轮的分类按制作材质分:木滑轮、钢滑轮和工程塑料滑轮;按使用方法分:定滑轮、动滑轮以及动、定滑轮组成的滑轮组;按滑轮数目分:单滑轮、双滑轮、三滑轮、四滑轮以至多轮等多种;按滑轮作用分:导向滑轮、平衡滑轮;按连接方式分:吊钩式、链环式、吊环式和吊链式。
6.1.3滑轮的结构与材料滑轮的结构示意图如图6-1直径较小的滑轮可以做成实体轮(如图a),直径较大的应做成辐板轮(如图b)或者辐条轮,对于大型或者单件生产的滑轮可采用型钢与钢板焊接而成。
图6-1 滑轮的结构示意图铁滑轮的材质有:铸铁,球墨铸铁以及铸钢等。
铸铁滑轮,加工比较容易,使用时,对钢丝绳的损伤较小。
缺点是强度和脆性较大,滑轮的轮缘易损坏。
球墨铸铁滑轮强度较高,加工性能也好,有韧性,不易破碎。
铸钢滑轮主要用在大型设备中,天上的韧性好,强度高,但铸造性能差,表面硬度高,对钢丝绳的磨损大,同时成本也高。
滑轮的材料见表6-1表6-1 滑轮材料根据本次设计要求,选取铸造滑轮,材料为HT20—40。
滑轮尺寸的表示方法主要有生草稚京尺寸和滑轮尺寸。
滑轮绳操尺寸应能保持钢丝绳顺利夺得绕过并使接触面积尽可能大。
舌槽半径R是根据钢丝绳直径最大允许偏差为+7%确定的。
第二讲 滑轮一、知识点1.滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。
如图(1)所示。
因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同,滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
图(1)滑轮 图(2)定滑轮 图(3)等臂杠杆 图(4)h=S 2.定滑轮(1)定义:工作时,中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
如图(2)所示。
(2)实质:是个等臂杠杆。
(如图(3)所示)。
轴心O 点固定不动为支点,其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r ,根据杠杆的平衡条件可知,因为重物匀速上升时不省力。
(3)特点:不省力,但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力(图中(3)中F 1方向向下)能得到一个与该力方向不同的力(图中得到使重物G 上升的力)。
(4)动力移动的距离与重物移动的距离相等。
(如图(4)所示)对于定滑轮来说,无论朝哪个方向用力,定滑轮都是一个等臂杠杆,所用拉力都等于物体的重力G 。
(不计绳重和摩擦)3.动滑轮(1)定义:工作时,轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
(如图(5)所示)图(5)动滑轮 图(6)动力臂是阻力臂2倍 图(7) (2)实质:是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
如图(6)所示,图中O 可看作是一个能运动的支点,其动力臂l 1=2r ,阻力臂l 2=r ,根据杠杆平衡条件:F 1l 1=F 2l 2,即F 1·2r=F 2·r ,得出2121F F =,当重物竖直匀速向上时,F 2=G ,则G F 211=。
(3)特点:省一半力,但不能改变力的方向。
(4)动力移动的距离是重物移动距离的2倍,如图(7)所示。
对于动滑轮来说:1)动滑轮在移动的过程中,支点也在不停地移动;2)动滑轮省一半力的条件是:动滑轮与重物一起匀速移动,动力F 1的方向与并排绳子平行,不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组(1)定义:由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
动滑轮和定滑轮动滑轮:轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)。
它不能改变力的方向,但最多能够省一半的力,但是不省功。
与定滑轮能够组成滑轮组。
是日常生活中常用的简单机械。
使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。
动滑轮可以看做是一个省力杠杆,O为杠杆的支点,滑轮的轴是阻力的作用点。
被提升的物体对轴的作用力是阻力,绳对轮的作用力是动力。
提升重物时,如果两边绳子平行,动力臂为阻力臂的两倍;动滑轮平衡时,动力为阻力的一半。
因此若不计动滑轮自身所受的重力,使用动滑轮可以省一半力,但这时却不能改变用力的方向,向上拉绳才能将重物提起。
定义1 :轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
定义2:若将重物直接挂在滑轮上,在提升重物时滑轮也一起上升,这样的滑轮叫动滑轮。
定义3:如果人站在所拉物体上拉动绳子时,相对地面运动的滑轮反而相当于定滑轮,固定不动的为动滑轮,因此动滑轮的定义为相对于施力的人来说如果滑轮运动则为动滑轮,否则为定滑轮。
使用动滑轮能省一半力,费距离。
这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。
使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍,即费距离。
不能改变力的方向。
随着物体的移动而移动。
另外,在生活中不能忽略动滑轮本身的质量,所以在动滑轮上升的过程中做了额外功,降低机械效率。
①定义:和重物一起移动的滑轮。
(可上下移动,也可左右移动)②实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)。
定滑轮:使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。
定滑轮不省力,例如2N=2N,但是可以改变力的方向。
属于滑轮原理的应用,和机械功的讨论。
实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆【等臂杠杆】。
定滑轮的中心轴固定不动。
定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。