Grundlagen der Mechanik: Maschinen und Mechanismen

Maschinen und Mechanismen

Eine Maschine ist ein Gerät zur Verringerung des Aufwands, um eine Aufgabe zu erfüllen. Mechanismen sind Gruppen von mechanischen Elementen, von denen jedes eine bestimmte Aufgabe innerhalb der Maschine übernimmt.

• Einfache Maschinen: Sie dienen als grundlegende Arbeitshilfe.
• Zusammengesetzte Maschinen: Sie bestehen aus zwei oder mehr kombinierten Maschinen.

Grundgesetz der einfachen Maschinen

In einer einfachen Maschine entspricht die von den treibenden Kräften verrichtete Arbeit der Arbeit gegen den Widerstand.

Hebel

Ein Hebel ist eine einfache Maschine, die aus einem starren Stab besteht, der sich um einen Drehpunkt drehen kann.

• Potenz (Kraft): Die anzuwendende Kraft.
• Widerstand: Das zu bewegende Gewicht.
• Kraftarm: Der Abstand zwischen Drehpunkt und Kraftangriffspunkt.
• Lastarm: Der Abstand zwischen Drehpunkt und Widerstandspunkt.

Das Gesetz des Hebels besagt: Das Produkt aus Kraft und Kraftarm ist gleich dem Produkt aus Widerstand und Lastarm.

Arten von Hebeln

• Erste Gattung: Der Drehpunkt liegt zwischen Kraft und Widerstand.
• Zweite Gattung: Der Widerstand liegt zwischen Drehpunkt und Kraft.
• Dritte Gattung: Die Kraft liegt zwischen Widerstand und Drehpunkt.

Schiefe Ebene und Keil

Die schiefe Ebene ist eine einfache Maschine, die aus einer flachen Oberfläche besteht, die einen Winkel zur Horizontalen bildet. Das Produkt aus Kraft und Länge der Steigung entspricht dem Produkt aus Widerstand und Höhe der Ebene.

Schraube

Eine Schraube ist eine schiefe Ebene, die um einen Zylinder gewickelt ist. Die Gewindesteigung ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gewindegängen.

Rollen und Drehbank

Eine Rolle ist ein Rad, das sich um eine Achse dreht. Ein Flaschenzug kombiniert feste und bewegliche Rollen. Die Drehbank nutzt einen Zylinder mit Kurbel, wobei gilt: Kraft × Kurbellänge = Widerstand × Radius des Zylinders.

Bewegungsübertragungssysteme

Diese Systeme übertragen Bewegung und Leistung vom Motor auf die Maschinenelemente.

• Reibradgetriebe: Übertragung durch Reibung zwischen zwei Rädern.
• Riemenantrieb: Zwei Rollen werden durch einen Riemen verbunden.
• Stufenrollenmechanismus: Gruppen von Rollen mit unterschiedlichen Durchmessern zur Geschwindigkeitsänderung.
• Kettenantrieb: Übertragung durch ineinandergreifende Kettenräder und eine Kette.
• Zahnradgetriebe: Übertragung durch ineinandergreifende Zähne.

Antriebsstrang

Der Antriebsstrang ist ein Satz von Elementen, die Leistung und Bewegung vom Motor an den Bestimmungsort übertragen.