那些⽇常⽣活中习以为常的设施,你知道它们内部有着怎样的机械构造吗?⼀组动图,带你了解⽣活中的机械原理。
收放卷尺
原理:卷尺是最能体现发条弹簧储能原理的⼯具,5⽶⻓的钢条标尺末端连接着发条弹簧前端,发条弹簧的末端则固定在卷尺的正中间。发条拉到最⻓和收到最短的差值会⼤于5⽶,这意味着每次标尺归零后,发条还有余⼒保证标尺收紧;当标尺拉伸达到5⽶时,也不会使弹簧超过形变极限⽽⽆法收回。
⾃动贩卖机
鉴别硬币原理:在投⼊⾃动售货机之后,机器可以通过检测硬币尺⼨、⾦属成分来鉴别它们的⾯额和真假。以现⾏第五套⼈⺠币为例,不同的硬币在直径、厚度、材质上都是不同的:⾸先,是通过光电传感器测量硬币直径尺⼨,第⼀次鉴别硬币种类;之后硬币滚动经过⾦属探测传感器,由于不同材质⾦属反射电磁波的相位延迟也不同,这样就可以对硬币种类进⾏进⼀步鉴别。
如果两次均⽆法鉴别,硬币就会进⼊退币槽,吐出机器,⽽鉴别成功的硬币在区分出不同的⾯额后分流滚⼊不同滑道进⾏存储。
⻝品掉落
原理:当售货机收到掉落某种⻝品的指令后,固定在不同⻝品栏后的单个伺服电机转动预先设定的圈数,正好使卡位弹簧前进⼀个⻝品位置的⾏程,⻝物在掉落的过程中会经过红外传感光束,这就完成了⼀次掉落。如果系统⼀直没有检测到⻝物经过红外传感光束,这就有可能是该位置的⻝品出现了漏放,那系统将会让伺服电机再次运⾏,直⾄⻝品掉落。
ATM机
ATM机如何出钞?
原理:每台ATM机的保险柜内都配有两个钱箱,归拢的纸钞被2个锯⻮状的橡胶辊通过摩擦⼒带出。为了防⽌纸钞粘连,纸钞还会经过⼀对前后放置的平滑橡胶辊进⾏分拣,之后进⼊⼀系列轴承和滚轮组成的传送带中。在经过传感器检测,确保没有纸钞粘连在⼀起之后,ATM机就会以每秒5张纸钞的速度出钞了。
室外的ATM机如何确保安全?
原理:ATM机内置⼀个重达200千克的保险柜,柜⻔内装有2厘⽶厚的可滑动实⼼钢板,钢板被⼤型螺栓固定在柜⻔上。当转动把⼿关闭柜⻔时,2厘⽶厚的实⼼钢板就横向滑动锁住保险柜。整个滑动钢板结构在保险柜关闭时被⻔后的⼀个顶⻔完全锁死,⽽顶⻔由密码锁控制。所以,打开保险柜的唯⼀途径就是拥有保险柜键盘密码锁的密码。
渔线轮
原理:现代的⻥竿可远不是⼀根杆栓上⼀根绳那么简单,要经受住百余⽄⼤⻥的拉扯,这⾮常考验材料的韧性和强度。除此之外,作为另⼀个受⼒主体的渔线轮,在与⼤⻥“僵持—放线—回线”的过程中,也承载着滚动轴承的⾼速运转和直⻮⻮轮的精密啮合。这种演示内部结构的⽅式被称为“机械爆炸图”,它直观地展现了机械的内部零件组成,以及它们之间的⽴体装配关系。
在实际的机械制造中,它也被称作“机械装配图”,⽤于加⼯作业的流⽔线操作。
⼀体成型加⼯
原理:这⾥展示的是⼀个利⽤⼀体成型技术加⼯的渔线轮框架。所谓“⼀体成型”加⼯,⾸先是将整个⽑坯航空铝在⻋床上进⾏外部粗加⼯与内部切削镂空,之后粗加⼯成品再安装到数控机床的专⽤夹具上,最后通过预置的切削程序进⾏精细加⼯。得到的渔线轮框架成品如下图右侧所示,轻盈的同时保证了坚固(整体性能更好)与耐⽤(使⽤寿命更⻓)。
抽⽔⻢桶
原理:当⽔箱⾥的排⽔阀被打开,⽔流会分散流经桶身周围呈特殊⻆度的⼗余个布⽔孔,最后形成⼀股⼤⽔流强⼒冲刷排泄物。⻢桶的下⽔管道有S形的弯曲,这⾥利⽤了虹吸原理。⻢桶内⽔⾯⾼过下⽔管道内⽔⾯,这就产⽣了虹吸现象,在重⼒作⽤下,⽔流和污物⼀同被吸⾛。⽽当虹吸现象停⽌后,S形管道的弯⾥还留存着⼀些清⽔,这有效阻隔了来⾃下⽔管道的恶臭。每次冲⽔时⽔封都会被更新,这也保证了抽⽔⻢桶的卫⽣。
花絮
⾃从改进了抽⽔⻢桶之后,布拉梅在发明和改良的道路上⼀发不可收拾,从此变身发明⼤王。他设计的锁还在英国上演了著名的营销活动“谁能开掉我的锁,我重⾦酬谢啊!”,结果这锁直到67年后才被⼈打开。由于布拉梅想要不断改进锁的精度,他顺⼿钻研并优化了当时的加⼯机床。
在这之后,他还改良了啤酒泵、刨床、造纸机、消防⻋以及⻢⻋……从1778年到1812年,布拉梅的设计共获得了18项专利,⽽这其中最重要的发明是在现代机械装备中已然不可或缺的液压机。