诺模图
[拼音]:nuomotu
[外文]:nomograph
根据一定的几何条件(如三点共线),把一个数学方程的几个变量之间的函数关系,画成相应的用具有刻度的直线或曲线表示的计算图表。是工程技术上常用的一种计算图表。诺模图使用方便,求解迅速,可以避免大量的重复计算,因此在机械设计中得到广泛的应用。诺模图的种类很多,有共线图和共点图(也称网络图)等。通常说的诺模图是指共线图。共线图的理论是由法国的M.de奥卡涅于1884年首先提出的。共线图是用 3个图尺表示一个包含3个变量的方程。在这些图尺上,凡是标值满足该方程的3个刻度点都必须位于同一直线上(图1、图2)。其中最常用的是由 3条平行直线图尺组成的共线图,其典型方程为f(u)+f(v)=f(w)。使用共线图时,如已知两个变量,则过该两变量的图尺上相应的变量点作一直线,该直线与第三图尺的交点就是所求第三变量的值。
诺模图的基本概念是图尺、图尺系数和图尺方程。
(1)图尺:具有刻度的直线或曲线,其上注有按大小顺序排列的一组数字。图尺一般按变量的函数值来刻度,故又称函数图尺。函数图尺的刻度数字一般表示该变量的数值,例如图2中的Z尺是按lgZ刻度的,但标注的却是变量Z的数值。
(2)图尺系数:表示函数值单位的长度,记作m。以L表示直线图尺的长度,变量u的标值范围从u1到u2,相应的函数值为f(u1)和f(u2),则图尺系数为m=L/[|f(u2)-f(u1)|]。
(3)图尺方程:图尺上刻度所依据的方程式。若所画的函数为f(u),刻度的原点为f(u)=0,从原点到任一刻度u所量得的距离为y,则图尺方程为y=m・f(u)。因此图 1中的三平行尺共线图中三条图尺的方程分别为
u图尺 y1=m1f(u)
v图尺 y2=m2f(v)
w图尺
图尺距离 a/b=m1/m2
例如,绘制计算斜齿轮当量齿数公式Z′=Z/cos3β的共线图),式中Z 为实际齿数,β 为螺旋角。先将公式两边取对数,使它化为典型方程的形式,即
lgZ′=lgZ-3lgcosβ
若常用齿数范围 Z=10~150,常用螺旋角范围β=0°~45°,得出圆化值Z′=10~400;取图尺长度L=120毫米,则图尺系数分别为
为刻度方便,取m1=100,m 2=250,得三条图尺的方程为
Z 图尺 y1=m11gZ=1001gZ
β图尺 y2=m2(-3lgcosβ)=-750lgcosβ
Z′图尺
a/b=m1/m2=100/250=2/5
若选取a+b=105,则a=30,b=75。画出共线图(图2)。
使用时,若已知Z=70,β=30,则通过这两点作一直线,在与Z′图尺的交点处读得Z′=110。
- 参考书目
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- 孟宪铎编著:《计算图原理和绘制方法》,机械工业出版社,北京,1981。
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文章名称:《诺模图》
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