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可以變底的三角形

2009-11-11 11:38:03      下載試卷

  三角形的主要特性就是具有剛性(圖1),這種特性經常被應用在靜態的結構物上,如木制的屋頂結構。

 

 

  不過,只要仔細觀察,你也可以發現,設計師和工程師也在利用一邊長度可以改變的三角形結構。有好幾種汽車千斤頂的設計就應用到這種觀念。圖2是由4根桿子組成的連桿ABCD,形狀呈菱形,被一個螺旋裝置形成的對角線BD分割成兩個三角形。螺旋裝置順時鐘方向旋轉時,B點和D點會逐漸靠近,使三角形BCD和BAD的底邊變短,兩個三角形的高因而變大,從而頂起汽車。

  改變BD的長度會如何影響C點的高度?用千斤頂或是硬紙板所做的模型研究這個問題。

  我們通常利用三角形底邊來改變結構中某個角的角度,例如躺椅或是窗戶開關的固定桿(圖3),就是利用三角形一邊上的孔洞或凹槽來改變長度的。

 

  摩托車后輪或是汽車的懸吊系統經常會用到三角形,其中一邊為彈簧所取代,以吸收路面的震動;腳踏打氣筒的設計也是利用這個原理(圖3)。汽車上的剎車踏板也是三角形的一邊,就像腳踏打氣筒一樣,踏板被踩下去時,會推擠汽缸的活塞,由于汽缸中充滿機油,所產生的壓力會傳送到制動器。

 

  近年來有一種機械結構的應用非常廣泛,就是把液壓撞頭(hydraulic ram)組合成可變底邊的三角形(圖4)。撞頭是由充滿油料的汽缸與活塞組成的。引擎的動力把油料自活塞的一邊擠向另一邊,推動活塞在汽缸中移動,使三角形的底邊伸長或縮短。

  現在的油壓泵能在活塞兩端產生相當大的壓力差,因此在三角形改變形狀時,撞頭能產生很大的力量。許多土木工程器械、吊車、農業機械、自動化機械以及現代工廠中的機器人等等,在設計上都應用到這種機制。你還能找到哪些其他的例子?請用硬紙板做出模型。

 

來源:網絡

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