理論力學(xué)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告手拉式黑板的運(yùn)動分析姓名：畢帥學(xué)號：120113401067專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級：機(jī)設(shè)11-A1班摘要：分析黑板各種情況下的受力，以及傳動滑輪為何會卡死和改善的可能關(guān)鍵詞：動量沖量定理，摩擦力，力矩，力偶矩黑板是我們最熟悉的上課工具。知識的傳遞不是光靠老師語言上的教誨，看著老師的板書我們了解到了知識點(diǎn)的發(fā)展，也學(xué)會了學(xué)習(xí)和做題的更有效的方法。本文列舉的就是大教室的可拉式的上下黑板，有一次上電工學(xué)課時突然在一半卡住，給老師的上課帶來了極大的不便。我對現(xiàn)場情況作了一些記錄，如下就是對這一情況作一定的力學(xué)分析。一、對可拉式黑板作一定的介紹如圖，綠色的是兩塊黑板的主體，黑板旁藍(lán)色的是藍(lán)色的鋁合金框架，每條框架邊固結(jié)兩個紅色小滑輪，兩塊黑板的上端各用鏈條連接起，鏈條懸掛于紅色大滾輪的上方。使用時只要拉動任意黑板的下方即可。二、理論受力分析設(shè)大滑輪的半徑為R，黑板邊長為l，所有滑輪質(zhì)量均不計(jì)，每條鏈條重m千克。如下圖，黑板受到兩個個拉力，一個重力的作用。首先不考慮有摩擦力的情況。有平衡方程式可得：在上方大滑輪懸掛鏈條處有,得：T1=T3摩擦力的產(chǎn)生：由于在任意位置時兩塊黑板都能停放，大滑輪的半徑為R，與鏈條的摩擦系數(shù)為，所以可以得到摩擦力在靜止時必定等于前后兩端鏈條的質(zhì)量之差?？芍趫D示情況下，其中*mg為摩擦力大小 其中為極限摩擦因數(shù)大小，實(shí)際情況中，可防止由于輕微震動而引起黑板滑落。只有當(dāng)手的拉力大于一定值后黑板才可能移動。 而且大的摩擦因數(shù)可保證黑板在運(yùn)動時快速停止，防止長距離滑動。三、問題分析 為何上課時黑板會卡??？原因是上方的鏈條卡在大滑輪上了。如下左圖為機(jī)構(gòu)正常工作情況，右圖為非正?？ㄋ狼闆r。滑輪同時受拉力和水平力作用，如選用材料不具有足夠的剛度和強(qiáng)度，在長期的工作下，難免會有大幅度的損耗。此時會變得極其大，導(dǎo)致滑輪上的鏈條一半有運(yùn)動趨勢然而另一半卡住了，此時由動量分析可知：原有的速度產(chǎn)生的動量導(dǎo)致了輪心產(chǎn)生的F，由于沖擊時間極短，可知F非常大。固結(jié)點(diǎn)必然承受不住沖擊而一邊傾倒，使滑輪機(jī)構(gòu)無法工作，而產(chǎn)生了黑板卡在半空中無法運(yùn)動。四、黑板兩側(cè)滑輪結(jié)構(gòu)側(cè)輪為主要滑輪旁邊套兩個小滑輪，這些滑輪就可承受支架對黑板的沖擊力。我設(shè)想一種情況，如果拉黑板的拉力位置不當(dāng)，而恰好導(dǎo)致了如圖的受力情況，即兩側(cè)滑輪只有相對位置的受力，而且黑板也只受一側(cè)鏈條拉力。此處兩個平行的F產(chǎn)生了力偶矩。 此情況可導(dǎo)致兩種不良后果：一邊過大會使這一側(cè)的滑輪磨損過快，加大了上述滑輪卡死的可能性。由于一段的T過大導(dǎo)致極大，使黑板即使鏈條滑輪機(jī)構(gòu)能正常工作也無法轉(zhuǎn)動。五、我能提供的改進(jìn)為了提醒使用的老師改善拉力，可在每塊黑板下加上一個專用的用來拉下拉上黑板的扶手，這樣不但可以使拉黑板更省力，也減少了磨損情況。參考資料1、