导语:西洋乐器主要是指18世纪以来,欧洲国家已经定型的管弦乐器和弹弦乐器、键盘乐器。下面是我为您收集整理的西洋乐器的种类,希望对您有所帮助。
西洋乐器的种类1木管乐器
长笛、(短笛)、双簧管、(英国管)、单簧管、大管(萨克管)。
木管乐器起源很早,从民间的牧笛、芦笛等演变而来。木管乐器是乐器家族中音色最为丰富的一族, 常用被来表现大自然和乡村生活的情景。在交响乐队中,不论是作为伴奏还是用于独奏,都有其特殊的 韵味,是交响乐队的重要组成部分。木管乐器大多通过空气振动来产生乐音,根据发声方式, 大致可分为唇鸣类(如长笛等)和簧鸣类(如单簧管等)。木管乐器的材料并不限于木质,同样有 选用金属、象牙或是动物骨头等材质的。它们的音色各异、特色鲜明。从优美亮丽到深沉阴郁,应有尽有。 正因如此,在乐队中,木管乐器常善于塑造各种惟妙惟肖的音乐形象,大大丰富了管弦乐的效果。
各种西洋乐器
(1)唇鸣类:长笛(Flute)、短笛(Piccolo);
(2)簧鸣类:单簧管(Clarinet)、双簧管(Oboe)、英国管(English Horn)、大管(Bassoon)、 萨克斯管(Saxophone)。
铜管乐器
圆号、小号、(短号)、长号、(次中音号)、(小低音号)、 大号。
铜管乐器的前身大多是军号和狩猎时用的号角。在早期的交响乐中使用铜管的数量不大。 在很长一段时期里,交响乐队中只用两只圆号,有时增加一只小号到十九世纪上半叶,铜管乐器 才在交响乐队中被广泛使用。铜管乐器的发音方式与木管乐器不同,它们不是通过缩短管内的空气柱 来改变音高,而是依靠演奏者唇部的气压变化与乐器本身接通“附加管”的方法来改变音高。 所有铜管乐器都装有形状相似的圆柱形号嘴,管身都呈长圆锥形状。铜管乐器的音色特点是雄壮、 辉煌、热烈,虽然音质各具特色,但宏大、宽广的音量为铜管乐器组的共同特点,这是其它类别的乐器 所望尘莫及的。
弦乐器
小提琴、中提琴、大提琴、低音提琴。
弦乐器是乐器家族内的一个重要分支,在古典音乐乃至现代轻音乐中,几乎所有的抒情旋律 都由弦乐声部来演奏。可见,柔美、动听是所有弦乐器的共同特征。弦乐器的音色统一, 有多层次的表现力:合奏时澎湃激昂,独奏时温柔婉约;又因为丰富多变的弓法(颤、碎、拨、跳,等) 而具有灵动的色彩。弦乐器的发音方式是依靠机械力量使张紧的弦线振动发音,故发音音量受到 一定限制。弦乐器通常用不同的弦演奏不同的音,有时则须运用手指按弦来改变弦长,从而达到改变 音高的目的。弦乐器从其发音方式上来说,主要分为弓拉弦鸣乐器(如提琴类)和弹拨弦鸣乐器 (如吉它)。
(1)弓拉弦鸣乐器:小提琴(Violin)、中提琴(Viola)、大提琴(Cello)、倍低音提琴(Double Bass);
(2)弹拨弦鸣乐器:竖琴(Harp)、吉它(Guitar)、电吉它(Electric Guitar)、贝司(Bass);。
键盘乐器
在键盘乐器家族中,所有的乐器均有一个共同的特点,那就是键盘。但是它们的发声方式却有着 微妙的不同,如钢琴是属于击弦打击乐器类,而管风琴则属于簧鸣乐器类,而电子合成器, 则利用了现代的电声科技等等。键盘乐器相对于其他乐器家族而言,有其不可比拟的优势,那就是 其宽广的音域和可以同时发出多个乐音的能力。正因如此,键盘乐器即使是作为独奏乐器, 也具有丰富的和声效果和管弦乐的色彩。所以,从古至今,键盘乐器倍受作曲家们和音乐爱好者们的 关注和喜爱。其中,钢琴被誉为乐器之王。
(1)键盘乐器:钢琴(Piano)、管风琴(Organ)、手风琴(Piano Accordion)、 电子琴(Electronic Keyboard)、电钢琴。
打击乐器:定音鼓、大鼓、小军鼓、钹、架子鼓、三角铁、沙槌、 钟琴、木琴、排钟等。
打击乐器
打击乐器可能是乐器家族中历史最为悠久的一族了。其家族成员众多,特色各异,虽然它们的音色 单纯,有些声音甚至不是乐音,但对于渲染乐曲气氛有着举足轻重的作用。通常打击乐器通过对 乐器的敲击、摩擦、摇晃来发出声音。可不要认为打击乐器仅能起加强乐曲力度、提示音乐节奏的作用, 事实上,有相当多的打击乐器能作为旋律乐器使用呢!现代管弦乐队里增加了很多非洲、亚洲音乐里的 音色奇异的打击乐器,几乎无法完全罗列。
(1)有调打击乐器:定音鼓(Timpani)、木琴(Xylophone);
(2)无调打击乐器:小鼓(Snare Drum)、大鼓(Bass Drum)、三角铁(Triangle)、铃鼓(Tambourine)、 响板(Castanets)、砂槌(Maracas)、钹(Cymbals)、锣(Gong)。
西洋乐器的种类2常用的西洋乐器有:
木管乐器、铜管乐器、弦乐器、键盘乐器、打击乐器等。木管乐器起源很早,是乐器家族中音色最为丰富的一族, 常被用来表现大自然和乡村生活的情景;铜管乐器的音色特点是雄壮、 辉煌、热烈;弦乐器的共同特征是柔美、动听;键盘乐器的特点是其宽广的音域和可以同时发出多个乐音的能力;打击乐器主要用于渲染乐曲气氛。
主分类:
1、琴类:钢琴 风琴 管风琴 古钢琴 羽管键琴 电钢琴 手风琴 电子合成器
2、拨弦类: 吉它 电吉它 竖琴 低音吉他
3、木管类: 单簧管 双簧管 英国管 大管 萨克斯管 长笛 短笛 口琴 巴松管 竖笛
4、铜管类 :小号 短号 长号 大号 次中音号 小低音号 圆号 冲锋号
5、弓弦类 :小提琴 中提琴 大提琴 低音提琴
6、打击乐器 :定音鼓木琴 钟琴 马林巴 锣 钹 小军鼓 大鼓
西洋乐器的种类3乐器简介
曼陀林,拨奏弦鸣乐器,与琉特琴类似并与其有密切关系的弦乐器。琴体呈半梨形,短颈,颈部带品,琴头呈镰刀形,向后弯曲。音孔为椭圆形。4组双弦 (两对弦)由钢丝制成,定弦与小提琴相同,曼陀林清晰是g、d1、a1、e2。用拨子拨奏。其特点是需快速反复弹奏,以震音方式保持音响的持续,音色明亮。
乐器历史
曼陀林是琉特琴的变体,最初是在18世纪由16世纪的小竖琴曼朵拉演变而成。现今最为人们所知的曼陀林变体产生于那不勒斯 。19世纪由意大利曼陀林制造家P·维纳恰予以改进,奠定了现代的式样。18世纪和19世纪的作曲家有时也为曼陀林创作作品。在意大利(尤其是在南方)和美国,曼陀林主要是民间乐器,在美国,它常与吉他和班卓琴一起被用于乡村音乐。
乐器信息家族:弦乐器音域:两个半八度材料:玫瑰木、金属弦大小:约60厘米长,其中琴身33厘米起源:曼陀林是由15世纪的一种叫做曼朵拉的乐器演变而来的。曼朵拉形状与鲁特琴相似,有4~5组复弦。分类:弦乐器,声音由琴弦的震动产生。Tips:莫扎特在他的歌剧“Don Giovanni”(1787)中使用了曼陀林,在少女的窗户下,曼陀林表达了一段浪漫的小夜曲。
乐器类型
1、意大利曼陀林(Blowback mandolins,圆背传统型)
2、平背曼陀林(Flatback mandolins, A Model)
3、乡村音乐曼陀林(F Model)
4、电曼陀林(Electric Mandolin)
5、双颈曼陀林(Double-neck Mandolin)
6、其他变体曼陀林 (Mandolin banjo…)
曼陀林乐曲
就音色而言,曼陀林的声音要更纤细一些,也显得更加细腻。维瓦尔第的《双曼陀林协奏曲》知名度稍高于《琉特琴协奏曲》,这主要是因为它的第二乐章广板,经常被巴洛克精选集的唱片所选取。事实上,这个忧郁且恬静的慢板乐章,只有放在两个舞曲般的快板乐章之间演奏时,才能更显示出其深刻的情感魅力。
西洋乐器的种类4架子鼓雏形架子鼓介绍(Drum)
架子鼓是爵士乐队中十分重要的一种无音高打击乐器,它通常由一个脚踏的低音大鼓(Bass Drum,又称“底鼓”)、一个军鼓、二个以上嗵嗵鼓(Tom-Tom Drum)、一个或两个吊镲(Ride Cymbal)和一个带踏板的踩镲(Hi-Hat)等部分组成。鼓手用鼓锤击打各部件使其发声。爵士乐中常用的鼓锤有两种,一种是木制的鼓棒,另外一种是由钢丝制成的钢丝刷。
在乐队中鼓手掌握着乐曲的速度和节奏等重要环节,尤其是在爵士乐中,鼓手特别需要与其他乐手保持良好的合作状态,比如"切奏"时鼓手的干净利落就在其中起着很大的决定作用。另外在爵士乐中,鼓音色的控制、力度的控制以及速度的控制都是体现鼓手技巧的重要因素。
爵士鼓(JAZZDRUMS)起源于美国。它是一套以鼓为主的组合性打击乐器。由一人演奏始时专为爵士乐伴奏。
“爵士”二字,并非指英国皇室的勋位,而是一名早期美国黑人乐手的名字,全名为爵士波·布朗。早期的爵士乐是美国下层黑人们自娱自乐的音乐形式,当这位著名的黑人乐手演奏时,人们常常兴奋的高呼“爵士,再来一个!”。后来,这种音乐就因这位黑人歌手而得名习惯上称做“爵士乐”了。
爵土鼓从外观上看去就像一排架子上挂着很多鼓,鼓手演奏起来十分神气、显眼,抑扬顿挫的立体鼓点铿锵动听。在我国,人们就按它的外型而习惯叫它“架子鼓”,鼓手的演奏俗称“打架子鼓”。
最初期的爵士鼓非常简单,只有大军鼓、小鼓和军镲。人们把大军鼓立放在地上,架起小鼓,用脚把大鼓踢响,再把一根棍子插在地上,挂上一片军镲。十九世纪中期,美国南北战争结束,能歌善舞的黑人从解散的军队那里获得不少乐器。如大小军鼓、钹镲等,(这些乐器几乎成了后来爵士乐中的主要乐器)天才的黑人把各类鼓镲巧妙的组合在一起,就成了爵士鼓的雏型。他们把大军鼓安上支架放在地上,配置一个能鼓动鼓面的踏板。再把小鼓和军镲分挂在大鼓的两边。这样,一个人就能同时操纵多件打击乐器。后来通过发展、改良,慢慢就演化成了现代的`爵士鼓。随着爵士乐的不断发展。鼓手的技术也不断提高,简陋的装置再不能适应乐队和鼓手的需要,于是就在打击乐组合中逐渐加入了几个去掉响弦的小鼓,打起来嗵嗵嗵嗵,与大鼓、小鼓交相呼应十分动听,后来就以它们发出的声音命名为“嗵嗵”(TOM—TOM)。我国的习惯叫法为“嗵嗵鼓”,因为嗵嗵鼓的型制很像水桶,有的也叫它“桶鼓”。随着爵士乐的发展,能够连动的踩镲也加了进来。直至发展到型制健全、操纵方便、具有两面大鼓、七八面嗵鼓、八九面吊镲的世界性打击乐器了。
二十世纪中期,摇滚乐(Rock)在美国风靡起来,旋即在世界掀起强劲的旋风,由于爵士鼓变化多端的节奏和鼓手高超的演奏技艺,迅即成为摇滚乐中不可缺少的组合型打击乐器了。摇滚乐以它强烈金属的音响和丰富多变的节奏,使人产生音的摇晃滚动感觉,特别招致青年人的垂青。
在我国,随着社会的进步、人民生活水平的提高、人们对自娱性的音乐开始有所要求。摇滚乐、通俗歌曲逐渐成为人们文化生活的组成部分,爵士鼓亦属热门乐器,尤其受到青少年朋友的欢迎。
架子鼓形成于本世纪40年代,它包含着各种不同类型、不同音色的手击乐器和脚击乐器。手击乐器有小鼓、嗵鼓、吊钗等,脚击乐器有大鼓、踩钗。在此基础上,根据演奏的需要、可随时增减附加打击乐器。
架子鼓是用以演奏摇滚、扭摆及爵士音乐的打击乐器,在长期的演奏过程中,形成一套固定的节奏类型,如迪斯克、伦巴、探戈、桑巴、恰恰、波菜罗等节奏。这些节奏型气纷强烈、节奏鲜明,各自具有独特的风格。
组成
架子鼓由低音大鼓、踩镲、小军鼓、桶子鼓(3-7个)、吊镲(2-4面)所组成。
低音大鼓:用右脚自然平放在踏板上,敲击时脚腕和脚掌松弛自然,脚随踏板上下运动,脚掌不要抬的过高,除连续演奏重音外,脚跟不要离开踏板。
踩镲:用左脚,预备演奏时提起左脚跟,开始演奏时脚跟下脚掌上,脚掌下脚跟上,脚跟脚掌运动必须自然跟随踏不板,可抬的过高或动作缓慢。
小鼓:一般左右手都可以直扣腕式(手心向下)进行演奏。
手镲:用右手,在踩镲上采用直扣式敲击各种节奏。
吊镲:用右手,是代替手镲演奏各种节奏,采用直腕式或直扣式,一般有槌头敲镲面,在演奏重音渲染强烈气氛时,用槌杆敲击镲的边沿处。大鼓(BD)小鼓(SD)低嗵鼓(FT)耳鼓(TT)踩钗(HH)大中立钗(CC)。
架子鼓的记谱
架子鼓的记谱用五线谱的低音谱表,即F谱表,低音大鼓在第一线,小鼓在第三间,耳鼓Ⅰ在第四间,耳鼓Ⅱ在第四线,大嗵鼓在第二间,大立钗分别记在上加二间和上加一线,踩钗写在下加一间和上加一间。
架子鼓并无固定的音高,一般由演奏者根据乐曲的需要去调定选择。
演奏基本方法
(1)小鼓击奏法:
小鼓也称军鼓,是西洋无调打击乐器中最主要的一件乐器,是架子鼓中的一件。小鼓的演奏姿势,也是架子鼓的演奏姿势。在架子鼓演奏中,因脚需同时踩大鼓和踩钗,所以采用坐姿演奏。演奏时要姿势端正,胸、肩、大臂等上身肢体自然放松。击奏时,双臂向上自然弯曲置于鼓面上,双手握槌,右手拇指第二关节和食指二三关节握鼓槌柄部,拇指与食指第三关节自然并拢,中指、无名指、小指掌心弯曲,与槌柄保持一定的间隙以控制鼓槌。左手掌心向内侧,拇指食指虎口处夹持鼓槌柄部,用无名指第三关节托住鼓槌底部。其它手指向掌心方向自然变曲成握球状。
掌握了正确的持槌姿势,还要有正确的击奏方法。在训练中一定切记击奏二字,也就是说要弹击。鼓槌击打在鼓面后,须立即恢复击鼓时的预备动作。击鼓动作要完成于瞬间,而且有弹性和充分的共振,要奏得明亮、集中、结实、有力度,奏出丰满的音响效果。初学者练习击奏时还应注意击奏位置,应击在小鼓的中心点三至五厘米处。此外,还有边击法、制音边击法、交替击奏法、滚奏等等。在练习时可先单手练,然后双手练,也可双手交替练习。
(2)低音大鼓踏奏法:
低音大鼓用右脚踏击,在通常情况下,脚跟踩在踏板的后端,以踝关节为轴,用前脚掌踏击踏板而带动鼓槌击打鼓面。踏击时,大腿、小腿、脚部肌肉相应放松,槌头击鼓面后要立即返回,形成循环的踏击动作。在极强击奏时,可将脚悬起后用脚尖踏击踏板,使右腿全部重量落在一个点上,从而加强踏击的力度,得到预想的效果。
(3)踩钗踏奏法:
踩钗用左脚踏击,它的击奏要领是将脚跟踩在踏板的后端,以踝关节为轴,由脚前掌踏击踏板,当脚前掌击下后,不需要立即返回而需控制延音,造成封闭的音响效果,这也是与右脚大鼓不同之处。
(4)嗵鼓击奏法:
嗵鼓击奏要领同小鼓,在换鼓击奏时,需用手腕带动小臂和大臂,自然地运动到其它各鼓的部位,形成自然协调的动作。
架子鼓的持棒方法
影响著手与鼓棒间的一惯性,最重要的两大观念,就是鼓棒的控制与鼓棒的挥动。
在控制方面:主要是持棒的三种方式。
1、直腕式:左右手持棒一样,以大拇指、食指、中指捏在鼓棒三分之一的地方,无名 指与小拇指自然并拢轻贴在后面,不要影响棒的运动,两手手心相对,注意双手的对称与平衡,鼓棒敲击点要相对集中。定音鼓、梯形木琴等基本都用此种腕法演奏。
2、标准式:右手如直腕式,左手虎口夹住距离鼓棒棒尾端约三分之一的地方,并搁在无名指与小拇指半握后的关节上,食指与中指自然弯曲,整个手形呈半握拳状。掌心向内。以虎口拇指持棒,并以无名指与小拇指将棒托住,两鼓棒呈九十度左右。左手以翻转力量打击。此种腕法主要用于演奏小军鼓,以及爵士鼓奏法。
3、扣腕式:持棒与直腕式大致相同,但双手要向内翻一下,使手心朝下,两鼓棒集中于敲击点上,两棒呈九十度左右的角度。玛琳巴琴、钢片琴、爵士鼓以及室内演奏小军鼓等均用此腕法。
不论何种方式控制鼓棒,均须灵活运用手臂、手腕及手指,尤其是手腕及手指,使双手与鼓棒成为一体,自然地运动鼓棒,轻松自如。
架子鼓 - 滚奏和压奏
滚奏:方法通过控制鼓追均匀密集的击奏形成一定的速度才称之为滚奏。(滚奏的概念在国外一些教材上对滚奏的解释是单击和复击通称滚奏,但要求了单击的速度和复击的速度,有些则分开论述,但到最后还是一个速度问题。)加强单击和复击练习是滚奏得以实现基础。滚奏并不是完全的腕子,有时手指也能起到很大辅助作用,甚至有时手指的功劳更多。
压奏:这种演奏方法是靠手腕的控制及鼓皮的反弹相结合的方法。这种技巧是表面上看很简单其实很难练习的,开始先用你的鼓锤在鼓皮上反复弹跳,然后要做到均匀,且在不同的演奏中还有很多连音的技巧,可不是想来的这么简单。练习方法正确速度要慢,要求每一下要让鼓锤充分的在鼓面上弹击并控制好鼓追的弹跳高度直至停止,再换另一只手进行相同的练习(这里说的是对称式,标准式道理相同),寻找鼓槌在鼓面弹击的感觉。练习到多次连续敲击时要有腕子控制的配合。最好有有老师的演示,一定要做到力度均匀和节奏稳定。
架子鼓 - 乐器地位
在乐队中鼓手掌握着乐曲的速度和节奏等重要环节,尤其是在爵士乐中,鼓手特别需要与其他乐手保持良好的合作状态,比如"切奏"时鼓手的干净利落就在其中起着很大的决定作用。另外在爵士乐中,鼓音色的控制、力度的控制以及速度的控制都是体现鼓手技巧的重要因素。架子鼓的出现,让音乐变得更加丰富饱满,一个好的鼓段编配,能够让音乐本身更具感染力,更加充满力量,再加上架子鼓本身可以以独奏的形式表现音乐,所以就音乐而言,架子鼓是一种越来越不可忽略的器乐之一。
西洋乐器的种类5圆号,唇振动气鸣乐器。又称法国号。广泛用于交响乐队、军乐队中的铜管乐器。铜制螺旋形管身,漏斗状号嘴,喇叭口较大。古典的圆号音高为F或降B调,有3个阀键(有直立式和旋转式两种),用增加管子长度的办法降低圆号自然泛音的音高。阀键使得演奏者能够吹奏从低音B到高音F之间的所有半音。圆号是移调乐器,记谱用高音谱表,比实际音响高五度。现代最常用的是F调圆号,有许多演奏家使用双调圆号,这种圆号有一个由左手拇指控制的降B附管的阀键,用以增加长度,使圆号从F调转入较低音域的降B调。圆号演奏者可将手插入喇叭口,这样既可减弱音量又可改变音色,形成阻塞音,也可使用梨形的弱音器,但不改变音高。用阻塞音和弱音器后音量减小,弱奏时音色温柔、暗淡,有远距离的效果,强奏时发出粗犷破裂般的音质。现代圆号是由1650年前后法国的猎人号角发展而来,为了能在一个号上吹出各种调来,演奏家曾在号嘴下装有可插接的管,德国的AJ汉佩尔改进了这种装置。17世纪进入管弦乐队,19世纪初直升式阀键由F布吕默尔和H施特尔策尔发明,被众多制作家采用。大约在1900年新近发明的双调圆号替代了人们所喜欢的F调阀键圆号。圆号声音柔和、丰满,和木管、弦乐器的声音能很好地融合。在交响乐队中 ,通常使用4支圆号。
圆号信息
乐器名称:圆号(French Horn)
乐器本调:F调(常见的圆号有F/降E双调,F/降B双调和F/A/降B三调等多种)。
应用谱号:高音谱号,按本调F调移调记谱。
实用音域:大字一组B-小字二组F。
结构组成:号嘴,管体和机械三部分,管长3930米(F调圆号) 管体弯成圆形,整个管体拐弯较多机械部分使用回旋式活塞,通过按下活塞键使活塞回转接通旁路管以达到延长号管的作用。常见有三键,四键和五键圆号。
使用材质:磷铜管。
乐器特色:音色具有铜管的特色,但又温和高雅,带有哀愁和诗意,在铜管和木管乐器之间起到媒介作用,表现力极其丰富,是铜管乐器中音域最宽,应用最广泛的乐器。
发展简史
圆号又称法国号。法语为cor,圆号发源于欧洲。它的祖先可以追溯到三干多年以前。在中古时期,尚以采集野果、狩猎为生的人类,用牛、羊等兽角制成了可以发出声音的器具——号角,用以互相传递信息。丹麦哥本哈根博物馆收藏有三干多年前用羊角制作的号角实物——休法,是由犹太教寺院传下来的,在该教的圣经中可以找到有关休法的详细叙述和记载。
从最初只能发出一、两个声音的号角发展到今天的圆号,其间经历了许多次的变革。17世纪初出现的由七尺长的黄铜管盘成的圆形狩猎号角在当时的宗教仪式和王室活动中,以及在军队的出征、凯旋活动中,是必不可少的。这种盘式圆形的狩猎号角,可以说是圆号的雏型。
对于乐器来说,它的性能比造型有更大的意义。在法国,直管、或者弓形的号角也演变为现在圆号的外形,尽管它由于没有任何活门(活塞、侧孔),只能发出自然音列中的少数音,人们仍正式称其为“自然圆号”,以区别于号角和现代圆号。
17世纪自然圆号的号管盘旋两圈。据说,当时用不同的泛音管可以吹出狞猎所需要的31种不同的信号,可以用特定的号声来描绘所见到的动物种类、大小、甚至动物的颜色。此外,还有表示传递、追逐、呼救、狞猎完毕等信号。在狞猎出发前及猎后归来时,由二至八个猎手组成的原始吹奏乐队所吹奏的号声,含有重要的音乐要素。这些流行的狩猎曲调和号声是乐队使用号角的直接原因。作曲家卡瓦里吕利在他们的少数几部歌剧的狩猎场面中,最早使狩猎号角与其他乐器一起合作演奏,这种做法一直延续了200多年,乐队使用的就是自然圆号(法国狩猎号)。
大约1705年,德国作曲家凯萨雷因哈弟在他的歌剧作品中独立使用圆号,意大利作曲家史卡拉第杜曼尼可1714年在他后期作品中也用了圆号,次年亨德尔在《水上音乐》中使用了两支圆号,约翰瑟巴斯倩巴赫也在众多的清唱剧和1721年写的第一《勃兰登堡》协奏曲等作品中使用它,至此圆号就成了乐队不可缺少的一员了。
在这200年间,自然圆号大体经历了三个阶段的变革,1715年之前,圆号只能吹出本调的固定泛音,要演奏不同调性的乐曲,必须调换相应调性的自然圆号。
约1715年,在维也纳出现了在号嘴的入口处调换弯管(定调管)的圆号。即根据乐曲的需要,把不同长度(有大三度、小三度、四度、五度、大六度、小六度、小七度、八度、九度的)的圆形定调管插入号嘴入口处以延伸管长的方法改变乐器的基音。在亨德尔、巴赫、海顿的早期作品中都用了这种圆号。
1750年,德累斯顿宫廷乐队的圆号演奏家安特姆约瑟夫亨佩尔发明了“阻塞”吹奏法,这是一种将右手伸进圆号出音口,靠手的位置变化和气息的控制,吹出音阶各音的方法。这样,中音以上的音域不再需要调换定调管。为了便于使用“阻塞”吹奏法(人称“手号”),亨佩尔将圆号口朝天的习惯改为向右手的方向,亨佩尔的这一变革在圆号的历史上占有特殊的地位。
上述弯管、导管以及其他技术上的改革都发生在18世纪。但是,只有在19世纪发明了活塞以后,圆号才获得了真正的解放。
1818年,有两位西里西亚人,海因里赫斯托尔泽和弗利德利赫布鲁迈尔,发明了活塞式铜管乐器,第一次把活塞装置用在圆号上,当时只设计了两个上、下运动的直升式活塞。大约1830年,在维也纳又出现了左右运动的回旋式活塞;这样,到1835年时终于制造出了三个活塞的定型圆号,直到现在。
1835年,法国作曲家哈勒威和德国作曲家舒曼在他们的音乐作品中第一次使用了活塞圆号。而真正脱离手号系统的音乐作品,则以舒曼1849年为F调圆号而作的《慢板与快板》为标志。
大约在1900年,德国的格鲁斯比发明了降B调和F调两个基调的有四个活塞的圆号,这种圆号声音比较亮、音比较准、发音比较容易、吹高音也省力。
1914年美国的圆号演奏家杉索尼(为了方便阻塞音的演奏,在原来四个活塞的拇指活塞旁又设计了一个可降低半音的活塞键。
在20世纪中,仍有许多演奏学派的发展以及乐器制作技术上的改革。包括使用新型的合金和塑料来制造圆号。还出现了三排圆号和特高音圆号。确立了F调和降B调的双排圆号为管弦乐队的标准乐器。
是的。
纠正一下:应该说是,物体在轨道上环绕的线速度大于79km/s小于112km/s是绕地球的椭圆,大于112km/s小于167km/s时是绕太阳的椭圆。
这里讨论的速度其实不是说的发射速度,而是指物体在预定轨道中运行的线速度。
假设你学过动量定理Ft=mv,就会发现如果在短时间内给予飞行器非常大的速度,即v很大,而t很小很小(例如一颗炮弹一样被高速发射出去),则作用于飞行器的F会很大,远远超过了飞行器结构的承受能力。
假设还没学到动量定理公式,也不要紧,忽略以上一段就好了~
其实现代航天器在发射时,并不是在极短时间内获得一个79km/s或者更大的速度的,而是通过逐步加速才逐渐达到很大的速度。
有些乱哈~~自己也没好好整理一下思路,就是突然很想说,然后就想到哪儿说哪儿了~要是感觉看了后有点混乱,请务必直接忽略,别深究这些,当是随意看看的科普好了~~~~
式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;c为流出系数,无量钢;β=d/D,无量钢;d为工况下孔板内径,mm;D为工况下上游管道内径,mm;ε为可膨胀系数,无量钢;Δp为孔板前后的差压值,Pa;ρ1为工况下流体的密度,kg/m3。
对于天然气而言,在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为:
式中,qn为标准状态下天然气体积流量,m3/s;As为秒计量系数,视采用计量单位而定,此式As=31794×10-6;c为流出系数;E为渐近速度系数;d为工况下孔板内径,mm;FG为相对密度系数,ε为可膨胀系数;FZ为超压缩因子;FT为流动湿度系数;p1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压,MPa;Δp为气流流经孔板时产生的差压,Pa。
差压式流量计一般由节流装置(节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路)和差压计组成,对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)流量计算机,组分不稳定时还需要配置在线密度计(或色谱仪)等。
(2)速度式流量计
速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。工业应用中主要有:
① 涡轮流量计:当流体流经涡轮流量传感器时,在流体推力作用下涡轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值,检测线圈中的磁通随之发生周期性变化,产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量(雷诺数)范围内,该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量方程为:
式中n为涡轮转速;qv为体积流量;A为流体物性(密度、粘度等),涡轮结构参数(涡轮倾角、涡轮直径、流道截面积等)有关的参数;B为与涡轮顶隙、流体流速分布有关的系数;C为与摩擦力矩有关的系数。
② 涡街流量计:在流体中安放非流线型旋涡发生体,流体在旋涡发生体两侧交替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。在一定的流量(雷诺数)范围内,旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比。涡街流量计的理论流量方程为:
式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;D为表体通径,mm;M为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比;d为旋涡发生体迎流面宽度,mm;f为旋涡的发生频率,Hz;Sr为斯特劳哈尔数,无量纲。
③ 旋进涡轮流量计:当流体通过螺旋形导流叶片组成的起旋器后,流体被强迫围绕中心线强烈地旋转形成旋涡轮,通过扩大管时旋涡中心沿一锥形螺旋形进动。在一定的流量(雷诺数)范围内,旋涡流的进动频率与流经旋进涡流量传感器处流体的体积流量成正比。旋进旋涡流量计的理论流量方程为:
式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;f为旋涡频率,Hz;K为流量计仪表系数,P/m3(p为脉冲数)。
④ 时差式超声波流量计:当超声波穿过流动的流体时,在同一传播距离内,其沿顺流方向和沿逆流方向的传播速度则不同。在较宽的流量(雷诺数)范围内,该时差与被测流体在管道中的体积流量(平均流速)成正比。超声波流量计的流量方程式为:
式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;V为流体通过超声换能器皿1、2之间传播途径上的声道长度,m;L为超声波在换能器1、2之间传播途径上的声道长度,m;X为传播途径上的轴向分量,m;t1为超声波顺流传播的时间,s;t2为超声波逆流传播的时间,s。
速度式气体流量计一般由流量传感器和显示仪组成,对温度和压力变化的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)、流量积算仪(温压补偿)或流量计算机(温压及压缩因子补偿);对准确度要求更高的场合(如贸易天然气),则另配置在线色谱仪连续分析混合气体的组分或物性值计算压缩因子、密度、发热量等。
(3)容积式流量计
在容积式流量计的内部,有一构成固定的大空间和一组将该空间分割成若干个已知容积的小空间的旋转体,如腰轮、皮膜、转筒、刮板、椭圆齿轮、活塞、螺杆等。旋转体在流体压差的作用下连续转动,不断地将流体从已知容积的小空间中排出。根据一定时间内旋转体转动的次数,即可求出流体流过的体积量。容积式流量计的理论流量计算公式:
式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;n为旋转体的流速,周/s;V为旋转体每转一周所排流体的体积,m3/周。
在标准状态下,容积式流量计的体积流量计算公式与速度流量计相同。气体容积式流量计属机械式仪表,一般由测量体和积算器组成,对温度和压力变化的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)、流量积算仪(温压补偿)或流量计算机(温压及压缩因子补偿)。
2 气体流量计现场应用存在的问题分析
综上所述,各种不同类型的气体流量计其输出的信号只与工况流量呈正比例(线性刻度)关系,其与被测介质标态流量之间的刻度只能依据其某一特定工况(如设计工况)来确定,如果现场的实际工况(如介质的温度、压力、成分及流量范围等)已经发生了变化,这时仍按原刻度关系读取标态流量,显然就会产生不同程度的附加误差,使流量读数(原刻度)失去意义。要想准确地测量气体流量,则就要求使用现场实际工况与设计工况一致并保持稳定。然而实际工况经常发生变化,也正因为变化才需要快速、可靠地知道变化后实际工况下条件下的准确流量,否则,测量的意义也就不复存在。
在现场实际应用中,工况稳定是相对的,变化是绝对的。因此,气体流量计除了需要配置作为关键部分的流量传感器之外,对工况变化有规律、准确度要求不高,无需远传或自动控制的场合,采取配置压力计、温度计、计算器由人工录取参数查表格的方法计算流量这种补偿方式不仅不连续、不快捷,而且繁琐、误差大。在绝大多数情况下,现场实际工况变化往往是突发和未知的,不仅频繁出现且波动范围大,此时仍依靠人工录取参数查表格方法快速而又准确地计算流量已不现实,必须采取自动补偿措施。
3 含水量的测量
为了实现自动补偿,曾经经历了最初的机械补偿阶段,这种补偿方式只能对某一参数(如压力)进行校正,由于流量计不仅结构复杂、体积笨重、可动部件多,故障率高,而且准确度低,当补偿不完全时,还得进行定点校正;该方式应用时不够灵活,对于参数频繁波动的场合则无法正常发挥补偿作用。其后出现的机械式电动补偿装置,它将介质的工况质量、压力及温度参数,分别转换成电阻或电压等形式的信号,通过电路并配合机械机构组成自动补偿系统,以完成连续补偿运算,但这类补偿装置仍存在结构复杂,调校困难的缺点;补偿不完全,准确度也不高,电动单元组合仪表的出现给流量自动 补偿带来了转机,它通过变送器同时检测出流体的工况流量、压力及温度等参数,并将其转换为相应的统一电流信号,按照某种运算关系,将这些信号送入计算单元(如加减器、乘除器、开方器、比例积算器等)进行运算,然后输出代表补偿后的流量信号用于显示、记录或控制,这种方法实现了快捷的自动连续补偿、准确度也有所提高,单元组合仪表具有通用性强、系统组成灵活的优点,但仍然存在补偿不完全的缺点,随着集成电路的发展和计算机技术的应用,气体流量自动全补偿方案的实现已出现曙光而成为现实,大规模集成电路具有运行稳定可靠、体积小、功能强的优点,计算机具有强大的运算能力和数据存储能力,可以实现多功能、多参数、多支路、主准确度的补偿,流量积算仪(温压补偿)或流量计算机(全补偿)已成为当前流量仪表的主流。
从现场使用的角度来看,真正意义上的气体流量计不是仅指流量传感器而是一个系统,应是:由节流装置或流量传感器(变送器)、压力传感器(变送器)、温度传感器(变送器)、在线密度计或色谱仪、流量积算仪或流量计算机组成的一个完整的计量系统。其理由有:第一,现场管理的需要, 经过全补偿的体积流量不仅在控制室能看到,在操作现场也能方便的同步看到第二,安全可靠的需要,目前的流量积算仪或流量计算机能同时计算和控制多路流量即是优点又是缺点,当其硬件或软件出现故障时多路流量同时受影响。第三,量传检定的需要,如前所述,气体流量是由多参数决定的,其补偿的数学模型及过程繁琐复杂,如湿气、饱和蒸气、天然气等介质的计量问题,热值能量计量问题,气体流量计是由多台仪表(仪器)组成的一个系统,涉及到长度、力学、热工、化学、时间、电磁等专业,用户希望将其看成一个黑匣子,不管过程只认结果,然而目前的计量检定标准装置只能按专业分别对单一参数进行量传检定,就流量传感器(变送器)方面 ,绝大多数流量计制造厂家和计量检定机构也只能用水或低压空气代替实际介质检定流量传感器(变送器),目前标准节流装置装置一般只检几何尺寸不检流出系数,然后将组合后用到实际介质实际工况中去,很显然这种检定方法其代表性不完全,将会带来误差,所以说目前流量准确性的保证是间接是间接而非直接的,正如同单元组合仪表一样,“单校”不能完全代表“联校”。因此使用实际介质在实际(模拟)工况下对气体流量计进行系统检定是保证计量结果准确可靠有效的手段。一体化的气体流量计能很方便的实现这种真正意义的量值传递或溯源。
转子引擎(Rotory Engine),正确名称为旋转式引擎(Wankel),是汽油引擎 的一种,但和使用活塞反复动作的往复式引擎不同.转子引擎没有气门,活塞,活塞连杆和凸轮轴,曲轴直接和转子连接运转,动力的产生是利用类似三角形的活塞在椭圆形的燃烧室中旋转,同样以吸入,压缩,点火的方式来燃烧,其速度是传统往复式引擎的四倍,所以小排气量就能输出大马力;但它的气密性较差,并且油耗惊人,所以无法普及.转子引擎是由日本马自达公司和德国Audi的前身之一的NSU分别向 DrWankel 购买专利使用权,后因诸种原因(如NSU并入Audi)而有今日马自达独具转子引擎使用,制造并持续予以改良,量产的局面.
往复式发动机和转子发动机都依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式在往复式发动机中,产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞,机械力被传给连杆,带动曲轴转动
对于转子发动机,膨胀压力作用在转子的侧面 从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心(见图中PG)这一运动由两个分开的力作用而成一个是指向输出轴中心(见图中的Pb)的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力(Ft)
壳体的内部空间(或旋轮线室)总是被分成三个工作室 在转子的运动过程中,这三个工作室的容积不停地变动,在摆线形缸体内相继完成进气,压缩,燃烧和排气四个过程每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行,这明显区别于往复式发动机往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行的
转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示例如,对于型号为13B的双转子发动机,排量为"654cc ×2"
转子引擎利用转子以偏心形的方式,在特殊的眉形燃烧室内呈三角型转动,由于燃爆效率高、重量轻、外型简洁小巧,十分适用于需要瞬间爆发力的跑车。2003年Mazda发表的RX-8更进一步创新所使用的转子引擎(RENESIS)。其具备654 cc × 2的双转子引擎,于8500 rpm能输出250 PS的最大马力,5500 rpm时可输出216 Nm的最大扭力,同时展现出比RX-7的转子引擎更低的油耗表现和废气排放,成功的发展出全新概念的四门四座纯种新跑车Mazda RX-8!
就以90年代rotary代表的RX-7 FD3S,一晃就在车坛中屹立不摇了10个年头,这部强调暴力、操驾神经质的小跑车,在日本非常受到年轻人的喜爱,不论是「公道暴走」或前进「山卡」都可看见它的踪迹,而国内也一直存在有「seven」的忠实族群,所不同的是本地RX-7均为来自美国的R1版本,马力因环保法规被限定于255至265匹间,不似日规最后已达280匹的水平。不过,转子引擎非常好改装、容易获得高额成效,所以这一点差别根本没多大影响。
FD3S所配置的13B-REW心脏,靠着总排气量13升的双转子引擎,搭配排气侧连在一起的日立双涡轮,营造出超过255匹的强大马力,很多人一定感到不可思议,但事实上其设计非常简单,构成零件少且本身体积也不大,所以RX-7在动力超强之余,亦可取得良好的前后配重,以及车身轻量化的优势(总重不到1300kg)。rotary引擎是由转子的回转产生动力,因此没有气门机构具备高转速的特色,而且它在膨胀冲程时会发生较大的重迭角度,相形能爆发等同于六缸往复式引擎的密集输出;在此由于转子引擎的低转速扭力较差(容许爆炸时间短),同时自身的容积量不足,因此13B-REW设有循序式的双涡轮辅助,第一颗在1000转作动增加反应性,第二颗于4100转介入(手排)提振后段持续力。
气埠研磨+增压提升,预估马力350匹以上原厂顾及到排放问题的13B引擎,在本体无改装的前提之下,只要修改计算机、打高增压值并匹配直通化滤芯与排气管,就可提升至少60匹的马力,故本车一开始就换装了两颗HKS香菇头、RE雨宫全段95φ排气管(前喉管75φ)+计算机、以及使用HKS EVC把boost从08公斤提高到10公斤。值得一提的是,属交换Redom ROM的雨宫计算机,尚可改变第二颗涡轮的动作时机,藉此增强中段的加速力道,所以实际上是相当的有效果;而它另外还装置两颗Blitz泄压阀加深turbine的反应性,且将原本平放的中冷器组,换成含铝质强化管路的Trust大容量型,位置亦前移到水箱之前,重要的吸气温度也可被大幅降低。
因为构造太简易的关系,转子引擎几乎没有什么好改的地方,国外玩大马力的方式,很多都是直接换六号以上的单颗大涡轮,然后设定超高增压值,就可获得500匹左右的惊人出力。事实上由于rotary无气门这种局部高热点,相对只要有足够的喷油量,都能承受极大的压力,不过这样也会牺牲掉低转速的扭力,故其仍是维持先前的循序双涡轮,但从引擎部分下手来获得更高的肺活量。
转子引擎的本体改造,主要就是在吸、排气埠进行加工,初级的有将进气埠、歧管铸造面研磨光滑减低吸气阻碍,并且顺道扩大侧边外壳的外部接口面积,如此便可改变正时而加大重迭角,用意等于是往复式引擎改装大角度凸轮轴。再过来更深入的加工方式,是将侧边外壳内面的进气埠口径扩大,或者是把此吸气埠连接到转子外壳上,这已算是程度相当大的修改;而最终极的外环式改造,乃是将原本位在侧边外壳的四个进气口封住,再于转子外壳各开一个与排气口相当的大型进气埠,这样空气即能从从转子外壳直接且顺畅的大量吸入,比起原本间接引入燃烧室的侧边进气,更能在高转速域发挥极大的效率,所以没有装置涡轮的赛车引擎,大多是采用此种方法。
rotary透过本体改造而增进马力时,必须极端流失低转速扭力来换取高转速马力,因此tuner只采用了第一种抛光和稍微加大气端口的模式,此法在Hi-boost设定下就可增加不少的动力,至此估计出力应有350至370匹的水平。另一方面在经过这般的修改之后,计算机也必须再做进一步的修正,特别是转子的燃烧室会移动,在爆炸的过程中火焰传播型态一定不佳,故点火正时亦要够精密才行,这部分其则串接e-manage可程序计算机改写数据,希望能更稳定的发挥马力。
第二章 平面连杆机构
案例导入:通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念,介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。
第一节 铰链四杆机构
一、铰链四杆机构的组成和基本形式
1铰链四杆机构的组成
如图1-14所示,铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统,并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架,与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆,不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄,否则就称为摇杆。
2铰链四杆机构的类型
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同,可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
(1)曲柄摇杆机构。在铰链四杆机构中,如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动,则该机构称为曲柄摇杆机构。如图2-1所示曲柄摇杆机构,是雷达天线调整机构的原理图,机构由构件AB、BC、固连有天线的CD及机架DA组成,构件AB可作整圈的转动,成曲柄;天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动,成摇杆;随着曲柄的缓缓转动,天线仰角得到改变。如图2-2所示汽车刮雨器,随着电动机带着曲柄AB转动,刮雨胶与摇杆CD一起摆动,完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器,随电动机带曲柄AB转动,搅拌爪与连杆一起作往复的摆动,爪端点E作轨迹为椭圆的运动,实现搅拌功能。
(2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中,两个连架杆均能做整周的运动,则该机构称为双曲柄机构。如图2-4所示惯性筛的工作机构原理,是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同,故当主动曲柄1匀速回转一周时,从动曲柄3作变速回转一周,机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动,提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时,成了平行双曲柄机构,如图2-5a)所示为正平行双曲柄机构,其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动,因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点;路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点,如图2-6a、b)所示。如图2-5b)为逆平行双曲柄机构,具有两曲柄反向不等速的特点,车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点,如图2-6c)所示。
(3)双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图2-7所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中,ABCD构成双摇杆机构,AD为机架,在主动摇杆AB的驱动下,随着机构的运动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动,使吊重Q能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。图2-8所示为电风扇摇头机构原理,电动机外壳作为其中的一根摇杆AB,蜗轮作为连杆BC,构成双摇杆机构ABCD。蜗杆随扇叶同轴转动,带动BC作为主动件绕C点摆动,使摇杆AB带电动机及扇叶一起摆动,实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构。图2-9所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB、CD是等长的,适当选择两摇杆的长度,可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线某点P,汽车整车绕瞬时中心P点转动,获得各轮子相对于地面作近似的纯滚动,以减少转弯时轮胎的磨损。
二、铰链四杆机构中曲柄存在的条件
1铰链四杆机构中曲柄存在的条件
铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于机构中是否存在曲柄,存在几个曲柄。机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及哪个构件作机架有关。可以证明,铰链四杆机构中存在曲柄的条件为:
条件一:最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和。
条件二:连架杆或机架中最少有一根是最短杆。
2铰链四杆机构基本类型的判别准则
(1)满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构;
(2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构;
(3)满足条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构;
(4)不满足条件一是双摇杆机构。
实训例2-1 铰链四杆机构ABCD如图2-10所示。请根据基本类型判别准则,说明机构分别以AB、BC、CD、AD各杆为机架时属于何种机构。
解:经测量得各杆长度标于图2-10,分析题目给出铰链四杆机构知,最短杆为AD = 20,最长杆为CD = 55,其余两杆AB = 30、BC = 50。
因为 AD+CD = 20+55 = 75
AB+BC = 30+50 = 80 > Lmin+Lmax
故满足曲柄存在的第一个条件。
1)以AB或CD为机架时,即最短杆AD成连架杆,故为曲柄摇杆机构;
2)以BC为机架时,即最短杆成连杆,故机构为双摇杆机构;
3)以AD为机架时,即以最短杆为机架,机构为双曲柄机构。
第二节 平面四杆机构的其它形式
一、曲柄滑块机构
在图2-11a)所示的铰链四杆机构ABCD中,如果要求C点运动轨迹的曲率半径较大甚至是C点作直线运动,则摇杆CD的长度就特别长,甚至是无穷大,这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此,在实际应用中只是根据需要制作一个导路,C点做成一个与连杆铰接的滑块并使之沿导路运动即可,不再专门做出CD杆。这种含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构,当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构,当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两种情况:如图2-11b)所示为偏置曲柄滑块机构,导路与曲柄转动中心有一个偏距e;当e = 0即导路通过曲柄转动中心时,称为对心曲柄滑块机构,如图2-11c)所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单,受力情况好,故在实际生产中得到广泛应用。因此,今后如果没有特别说明,所提的曲柄滑块机构即意指对心曲柄滑块机构。
应该指出,滑块的运动轨迹不仅局限于圆弧和直线,还可以是任意曲线,甚至可以是多种曲线的组合,这就远远超出了铰链四杆机构简单演化的范畴,也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。
图2-12所示为曲柄滑块机构的应用。图2-12a)所示为应用于内燃机、空压机、蒸汽机的活塞-连杆-曲柄机构,其中活塞相当于滑块。图2-12b)所示为用于自动送料装置的曲柄滑块机构,曲柄每转一圈活塞送出一个工件。当需要将曲柄做得较短时结构上就难以实现,通常采用图2-12c)所示的偏心轮机构,其偏心圆盘的偏心距e就是曲柄的长度。这种结构减少了曲柄的驱动力,增大了转动副的尺寸,提高了曲柄的强度和刚度,广泛应用于冲压机床、破碎机等承受较大冲击载荷的机械中。
二、导杆机构
在对心曲柄滑块机构中,导路是固定不动的,如果将导路做成导杆4铰接于A点,使之能够绕A点转动,并使AB杆固定,就变成了导杆机构,如图2-13所示。当AB<BC时,导杆能够作整周的回转,称旋转导杆机构,如图2-13a=所示。当AB>BC时导杆4只能作不足一周的回转,称摆动导杆机构,如图2-13b)所示。
导杆机构具有很好的传力性,在插床、刨床等要求传递重载的场合得到应用。如图2-14a)所示为插床的工作机构,如图2-14b)所示为牛头刨床的工作机构。
三、摇块机构和定块机构
在对心曲柄滑块机构中,将与滑块铰接的构件固定成机架,使滑块只能摇摆不能移动,就成为摇块机构,如图2-15a)所示。摇块机构在液压与气压传动系统中得到广泛应用,如图2-15b)所示为摇块机构在自卸货车上的应用,以车架为机架AC,液压缸筒3与车架铰接于C点成摇块,主动件活塞及活塞杆2可沿缸筒中心线往复移动成导路,带动车箱1绕A点摆动实现卸料或复位。将对心曲柄滑块机构中的滑块固定为机架,就成了定块机构,如图2-16a)所示。图2-16b)为定块机构在手动唧筒上的应用,用手上下扳动主动件1,使作为导路的活塞及活塞杆4沿唧筒中心线往复移动,实现唧水或唧油。表2-1给出了铰链四杆机构及其演化的主要型式对比。
第三节 平面四杆机构的工作特性
一、运动特性
在图2-17所示的曲柄摇杆机构中,设曲柄AB为主动件。曲柄在旋转过程中每周有两次与连杆重叠,如图2-17中的B1AC1和AB2C2两位置。这时的摇杆位置C1D和C2D称为极限位置,简称极位。C1D与C2D的夹角 称为最大摆角。曲柄处于两极位AB1和AB2的夹角锐角θ称为极位夹角。设曲柄以等角速度ω1顺时针转动,从AB1转到AB2和从AB2到AB1所经过的角度为(π+θ)和(π-θ),所需的时间为t1和t2 ,相应的摇杆上C点经过的路线为C1C2弧和C2C1弧,C点的线速度为v1和v2 ,显然有t1>t2 ,v1<v2 。这种返回速度大于推进速度的现象称为急回特性,通常用v1与v2的比值K来描述急回特性,K称为行程速比系数,即
K= (2-1)
或有 (2-2)
可见,θ越大K值就越大,急回特性就越明显。在机械设计时可根据需要先设定K值,然后算出θ值,再由此计算得各构件的长度尺寸。
急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合,使空回程所花的非生产时间缩短以提高生产率。例如牛头刨床滑枕的运动。
二、传力特性
1压力角和传动角
在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外,还应具有良好的传力性能,以减小结构尺寸和提高机械效率。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下,分析曲柄摇杆机构的传力特性。如图2-18所示,主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的C点,驱动力F必然沿BC方向,将F分解为切线方向和径向方向两个分力Ft和Fr ,切向分力Ft与C点的运动方向vc同向。由图知
Ft = F 或 Ft = F
Fr = F 或 Fr = F
α角是Ft与F的夹角,称为机构的压力角,即驱动力F与C点的运动方向的夹角。α随机构的不同位置有不同的值。它表明了在驱动力F不变时,推动摇杆摆动的有效分力Ft的变化规律,α越小Ft就越大。
压力角α的余角γ是连杆与摇杆所夹锐角,称为传动角。由于γ更便于观察,所以通常用来检验机构的传力性能。传动角γ随机构的不断运动而相应变化,为保证机构有较好的传力性能,应控制机构的最小传动角γmin。一般可取γmin≥40°,重载高速场合取γmin≥50°。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一,如图2-18所示的B1点或B2点位置。
偏置曲柄滑块机构,以曲柄为主动件,滑块为工作件,传动角γ为连杆与导路垂线所夹锐角,如图2-19所示。最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置,并且位于与偏距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构,即偏距e = 0 的情况,显然其最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置。
对以曲柄为主动件的摆动导杆机构,因为滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆,其传动角γ恒为90°,即γ = γmin = γmax =90°,表明导杆机构具有最好的传力性能。
2止点
从Ft = F cosα知,当压力角α = 90°时,对从动件的作用力或力矩为零,此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称为止点,又称死点。如图2-20a)所示的曲柄摇杆机构,当从动曲柄AB与连杆BC共线时,出现压力角α = 90°,传动角γ = 0。如图2-20b)所示的曲柄滑块机构,如果以滑块作主动,则当从动曲柄AB与连杆BC共线时,外力F无法推动从动曲柄转动。机构处于止点位置,一方面驱动力作用降为零,从动件要依靠惯性越过止点;另一方面是方向不定,可能因偶然外力的影响造成反转。
四杆机构是否存在止点,取决于从动件是否与连杆共线。例如上述图2-20a)所示的曲柄摇杆机构,如果改摇杆主动为曲柄主动,则摇杆为从动件,因连杆BC与摇杆CD不存在共线的位置,故不存在止点。又例如前述图2-20b)所示的曲柄滑块机构,如果改曲柄为主动,就不存在止点。
止点的存在对机构运动是不利的,应尽量避免出现止点。当无法避免出现止点时,一般可以采用加大从动件惯性的方法,靠惯性帮助通过止点。例如内燃机曲轴上的飞轮。也可以采用机构错位排列的方法,靠两组机构止点位置差的作用通过各自的止点。
在实际工程应用中,有许多场合是利用止点位置来实现一定工作要求的。如图2-21a)所示为一种快速夹具,要求夹紧工件后夹紧反力不能自动松开夹具,所以将夹头构件1看成主动件,当连杆2和从动件3共线时,机构处于止点,夹紧反力N对摇杆3的作用力矩为零。这样,无论N有多大,也无法推动摇杆3而松开夹具。当我们用手搬动连杆2的延长部分时,因主动件的转换破坏了止点位置而轻易地松开工件。如图2-21b)所示为飞机起落架处于放下机轮的位置,地面反力作用于机轮上使AB件为主动件,从动件CD与连杆BC成一直线,机构处于止点,只要用很小的锁紧力作用于CD杆即可有效地保持着支撑状态。当飞机升空离地要收起机轮时,只要用较小力量推动CD,因主动件改为CD破坏了止点位置而轻易地收起机轮。此外,还有汽车发动机盖、折叠椅等。
第四节 平面四杆机构运动设计简介
四杆机构的设计方法有图解法、试验法、解析法三种。本节仅介绍图解法。
一、按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构
1按连杆的预定位置设计四杆机构
例2-2 已知连杆BC的长度和依次占据的三个位置B1C1、B2C2、B3C3 ,如图2-22所示。求确定满足上述条件的铰链四杆机构的其它各杆件的长度和位置。
解:显然B点的运动轨迹是由B1、B2、B3三点所确定的圆弧,C点的运动轨迹是由C1、C2、C3三点所确定的圆弧,分别找出这两段圆弧的圆心A和D,也就完成了本四杆机构的设计。因为此时机架AD已定,连架杆CD和AB也已定。具体作法如下:
(1)确定比例尺,画出给定连杆的三个位置。实际机构往往要通过缩小或放大比例后才便于作图设计,应根据实际情况选择适当的比例尺 ,见式(1-1)。
(2)连结B1B2、B2B3 ,分别作直线段B1B2和B2B3的垂直平分线b12和b23(图中细实线),此两垂直平分线的交点A即为所求B1、B2、B3三点所确定圆弧的圆心。
(3)连结C1C2、C2C3,分别作直线段C1C2和C2C3的垂直平分线c12、c23(图中细实线)交于点D,即为所求C1、C2、C3三点所确定圆弧的圆心。
(4)以A点和D点作为连架铰链中心,分别连结AB3、B3C3、C3D(图中粗实线)即得所求四杆机构。从图中量得各杆的长度再乘以比例尺,就得到实际结构长度尺寸。
在实际工程中,有时只对连杆的两个极限位置提出要求。这样一来,要设计满足条件的四杆机构就会有很多种结果,这时应该根据实际情况提出附加条件。
实训例2-3 如图2-23所示的加热炉门启闭机构,图中Ⅰ为炉门关闭位置,使用要求在完全开启后门背朝上水平放置并略低于炉口下沿,见图中Ⅱ位置。
解:把炉门当作连杆BC,已知的两个位置B1C1和B2C2 ,B和C已成为两个铰点,分别作直线段B1B2、C1C2的平分线得b12和c12 ,另外两铰点A和D就在这两根平分线上。为确定A、D的位置,根据实际安装需要,希望A、D两铰链均安装在炉的正壁面上即图中yy位置,yy直线分别与b12、c12相交点A和D即为所求。
二、按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有急回特性的四杆机构,一般是根据运动要求选定行程速比系数,然后根据机构极位的几何特点,结合其他辅助条件进行设计。
实训例2-4 已知行程速比系数K,摇杆长度lCD,最大摆角 ,请用图解法设计此曲柄摇杆机构。
解:设计过程如图2-24所示,具体步骤:
(1)由速比系数K计算极位角θ。由式(2-2)知
(2)选择合适的比例尺,作图求摇杆的极限位置。取摇杆长度lCD除以比例尺 得图中摇杆长CD,以CD为半径、任定点D为圆心、任定点C1为起点做弧C,使弧C所对应的圆心角等于或大于最大摆角 ,连接D点和C1点的线段C1D为摇杆的一个极限位置,过D点作与C1D夹角等于最大摆角 的射线交圆弧于C2点得摇杆的另一个极限位置C2D。
(3)求曲柄铰链中心。过C1点在D点同侧作C1C2的垂线H,过C2点作与D点同侧与直线段C1C2夹角为(900-θ)的直线J交直线H于点P,连接C2P,在直线段C2P上截取C2P/2得点O,以O点为圆点、OP为半径,画圆K ,在C1C2弧段以外在K上任取一点A为铰链中心。
(4)求曲柄和连杆的铰链中心。连接A、C2点得直线段AC2为曲柄与连杆长度之和,以A点为圆心、AC1为半径作弧交AC2于点E,可以证明曲柄长度AB = C2E/2,于是以A点为圆心、C2E/2为半径画弧交AC2于点B2为曲柄与连杆的铰接中心。
(5)计算各杆的实际长度。分别量取图中AB2、AD、B2C2的长度,计算得:
曲柄长 lAB = AB2,连杆长 lBC = B2C2 ,机架长 lAD = AD。
习题二
2-1 铰链四杆机构按运动形式可分为哪三种类型?各有什么特点?试举出它们的应用实例。
2-2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么?
2-3 机构的急回特性有何作用?判断四杆机构有无急回特性的根据是什么?
2-4 题图所示的铰链四杆机构中,各构件的长度已知,问分别以a、b、c、d为机架时,各得什么类型的机构?
2-5 标注出各机构在题图所示位置的压力角和传动角。
实训二 设计平面四杆机构
1实训目的
掌握平面四杆机构的图解设计方法,初步了解和掌握计算机辅助设计在平面四杆机构设计中的应用。
2实训内容和要求
(1)设计一铰链四杆机构,已知摇杆长LC D = 012m , 摆角 =45°,机架长LAD = 010m,行程速比系数K=14,试用图解法求曲柄和连杆的长度。
(2)使用图解法设计一摆动导杆机构。已知行程速比系数K=15,机架长LAD=018m。
可自选一题目,采用计算机辅助设计(用AutoCAD图解设计)。
3实训过程。参考实训例2-4。
4 采用AutoCAD图解设计的实训步骤
按照自选好的题目初步构思、拟定作图步骤,然后上机操作:①进入AutoCAD工作界面;②按作图步骤作图;③利用查询功能测出设计结果;④保存设计结果。
您好
1、性质不同:转子发动机都依靠空气燃料混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,如内燃机通常是把化学能转化为机械能。
2、体积不同:由于零部件的大大减少,使得转子发动机体积更小,重量更轻。普通发动机较重。
3、特点不同:转子发动机的运动特点是三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。普通发动机则不是。
扩展资料:
注意事项:
1、发动机在运转过程中,燃烧室内的高压未燃烧气体、酸、水分、硫和氮的氧化物经过活塞环与缸壁之间的间隙进入了曲轴箱中,使其与零件磨损产生的金属粉末混在一起形成油泥。少量的油泥可在油中悬浮,当量大时从油中析出,堵塞滤清器和油孔,造成发动机润滑困难,从而加剧发动机的磨损。
2、必须使用质量等级合适的机油,这是保证发动机正常工作的关键。
3、临时采用代用油品要加强观察:如油品供应不及时或没有合适的油品,可临时采用代用油品,但是在使用中必须加强观察,注意油品质量及机油滤清器是否有堵塞情况,发现问题及时停车处理。
希望我的回答能帮到您,望采纳
KSC即肯尼迪航天中心,Kennedy Space Center。
KSC座落在美国的佛罗里达半岛上。这个半岛从北美洲大陆伸入大西洋和墨西哥湾,它的东海岸中部有一个凸进大西洋的三角形海岬,即卡纳维拉尔角。这个名字出自西班牙探险家,17世纪他们来到这里时发现它是一块长满甘蔗的尖角地带,于是把它叫作卡纳维拉尔角。在西班牙语里,“卡纳维拉尔”是“ 甘蔗开垦地 ”的意思。
卡纳维拉尔角一直是个人迹罕至的地方,随处可见的是沼泽、沙丘和桔树林;而在导弹研制人员眼里,这里却是一个试验导弹的理想之地。原因有三个:
1947年, 美国军方把卡纳维拉尔角辟为导弹试验场,并于1950年7月24日首次发射了第一枚导弹;从那以后,军方陆续兴建了几十座发射台,把卡纳维拉尔角建成了美国最重要的发射场,进行了大量导弹和火箭的飞行试验。
为了满足阿波罗载人飞船的发射需要, 1962年, 美国宇航局在梅里特岛征用了324平方公里土地,用来建设肯尼迪航天中心KSC;梅里特岛面积380平方公里, 隔巴纳纳河与卡纳维拉尔角 相望。KSC是美国国家航空航天局(NASA)进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所,其名称是为了纪念已故美国总统约翰·肯尼迪。
39A发射台最初是为将宇航员送往月球而建造的,后来被用于美国宇航局航天飞机的发射平台;上世纪1960年代初,为了能够将推力巨大的土星五号火箭发射升空,美国宇航局开始建造一个能够支持该重型火星发射任务的发射台,作为备份发射场,NASA同时建造了两个能够支持土星五号发射任务的发射台:39A和39B。
整个设施为八角形,占地28平方公里,位于设施中心的发射台是一个120 x 100 m的长方形钢筋混凝土结构,海拔高度为15米。
发射台始建于1963年,1965年1月,39A发射台的大部分设施已经完工;1967年11月9日,土星V火箭的首次飞行从Pad 39A起飞。截止2011年最后一次使用,39A发射台总共执行了94次发射任务,其中包括12次土星五号火箭发射、82架次的航天飞机发射任务。
自从2011年航天飞机退役后,肯尼迪航天中心的39A发射台一直处于闲置状态,为了控制成本,削减高昂的维护成本,美国宇航局一度考虑将该发射台拆除或者废弃。
随着Space X公司的发射任务增多,为了应对密集的发射任务,马斯克与美国宇航局签署了一项租赁合同,按照合同规定,美国宇航局将 39A发射台租赁给Space X公司使用,租期是20年, 期间,该发射台的所有运营和维护工作将全部由Space X 公司负责,作为唯一的条件,NASA要求Space X必须保留该发射台的一些具有 历史 性意义的标志性建筑。
目前,Space X公司已经拥有三个航天发射台 ,分别是位于 肯尼迪航天中心的39A发射台 、位于 卡纳维拉尔角空军基地的40号发射复合体 ,位于加州南部的 范登堡空军基地4E发射台 。
猎鹰9号是美国SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭;猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射,于2015年12月21日完成首次回收。
2019年11月11日,美国猎鹰9号火箭发射升空,此次发射创下猎鹰9号火箭的载重纪录(156吨);2020年4月22日美国太空 探索 技术公司用一枚“猎鹰9”火箭将“星链”计划第7批60颗卫星送入太空,继续搭建全球卫星互联网。
当地时间2020年5月30日15时22分,美国太空 探索 技术公司的“龙”飞船搭乘“猎鹰9”火箭发射成功。
SpaceX猎鹰9号标准报价6200万美元,发射至 近地轨道(LEO, Low Earth Orbit , 轨道高度约为400-2000公里 ), 最大载荷228吨 ;发射至地球 同步转换轨道(GTO, Geostationary Transfer Orbit, 近地点在1000公里、远地点约36000公里的椭圆轨道 ), 最大载荷83吨 。
SpaceX重型猎鹰标准报价9000万美元,发射至近地轨道(LEO),最大载荷544吨;发射至地球同步转换轨道(GTO),最大载荷222吨;发射至火星,最大载荷136吨。
猎鹰9号的起飞推力可达7756吨,重型猎鹰的起飞推力可达23133吨。
为实现火箭一子级回收,空间 探索 公司已经走过三个阶段:第一,演示验证机验证技术可行性;第二,“猎鹰-9V11”火箭7次回收飞行验证;第三,“猎鹰-9FT”三次回收试验。三个阶段主要解决一子级再入返回的 “控得住”、“瞄得准”和“落得稳” 三类技术。
“猎鹰9-FT”火箭一子级陆上回收成功,迈出火箭重复使用的第一步;之后海上成功回收则是迈出的第二步。两次成功回收的价值、环境条件及技术难度不同。
陆上回收火箭运载能力损失在40%左右 ,也即只有近地发射任务可以执行火箭一子级回收策略; 海上回收火箭运载能力损失20% ,目前“猎鹰-9FT”执行GTO轨道5t以下发射任务都可执行回收策略,预计覆盖发射市场80%以上。
SpaceX公司打造浮动的海上火箭降落埠(Autonomous spaceport drone ship,ASDS),ASDS的宽度仅10米;通过多次实验,SpaceX已经实现液体燃料火箭在发射任务后“如何自动并垂直降落于降落埠”的技术。
这项技术的困难度在於,首先,猎鹰9号(Falcon9)火箭高达14层楼,爬升时的速度达1600米/秒,要让直线上升的火箭“毫发无伤”地垂直下降,犹如“狂风中让橡胶扫帚柄直立於手掌上”。
其次,位于海中的ASDS并没有固定,要降落的燃料火箭必须借助引擎保持下降时的平衡与稳定。
SpaceX公司 从猎鹰-1、猎鹰-1e、猎鹰-9V10、猎鹰-9V11、猎鹰-9FT到猎鹰-9重型,技术、产品不断改进,基本两年一个新型号,通过自我不断快速进化创新,走过传统航天发射机构多年走过的路。
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