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标题: 一个力学问题 [打印本页]
作者: 生理盐水    时间: 2020-7-13 21:23
标题: 一个力学问题
最近在跟同事沟通的时候，因为一个作用力与反作用力的问题出现了一些分歧，因为公司比较小没人请教，所以把问题发上来，请大家给予指点。, e* S7 S# A3 z3 M
如下图：
7 G/ S3 p/ |2 U: ~2 `$ I# B气缸驱动上载板下压，到达机械限位后，压头在弹簧的作用力下，压紧产品，一个典型的压合夹具结构。
0 e! ?% U: R% F+ {$ |/ x; k$ |[attach]505287[/attach]
5 ~9 i. i+ @; ^& Y, @9 C8 W8 I/ z

  O7 F3 H, {- J5 e0 Y9 O8 M底板受力情况？
% e, q+ G2 {: {1 H6 ]1 D  \- t( \: R7 o  i6 C8 A1 y
- U, T% ^6 `3 Q# s* j
请大家帮忙看看，哪一个是对的，其所以然是什么？有些概念有点混淆，勿喷！4 ?. R* W4 t- I$ B4 Y9 u- H4 ?
# m' c. X3 a. G+ p& z

0 f8 x* ]/ [+ b2 G+ b2 I. G
' T$ Y2 X+ w  L7 s补充内容 (2020-7-14 15:00):1 J4 @! p: a  k2 T* R$ L, \+ o# g. c
感谢各位大神的回答，结论如下：
  y+ ?9 E9 U1 A2 e1、F2-F1:弹簧的作用力分为上下两个方向，向下的力与底板的支撑力抵消，向上的力抵消了F2的压力，相当于F2的力少了，但是底板收到了F2-弹簧F+弹簧F的力，相当于还是等于F2，
4 y/ F8 n! h/ P1 E9 J# g
; z) R' x2 G' M+ u# A, S1 J' i/ @补充内容 (2020-7-14 15:02):
7 N' T8 H6 V0 g3、F2+F1：我没有计算弹簧的反作用力抵消了F2的力 所以答案2是正确的，梳理清楚了就觉得简单了，尴尬！
作者: 背背神    时间: 2020-7-13 22:23
底板受到的就是压头本身的重力加上弹簧的弹力，跟气缸的力F2没啥关系
作者: lvrzq    时间: 2020-7-13 22:28
本帖最后由 lvrzq 于 2020-7-13 22:29 编辑 ! J* Y! B. @: _- o/ F1 s

7 Z& R" |; S/ G' h( R3 C按图的话，底板受F2的力，机械限位和底板是一体的，弹簧的弹力只看作是一种内力# f" S' v8 Y5 Y% L2 m
感觉楼主想知道的是底板和压头之间的产品受的压力，个人感觉就是弹簧的弹力且小于等于F2忽略压头和弹簧的重力情况下
' H# }4 T" h( ]1 M2 I
# P0 k9 U* b( s: [
作者: 未来第一站    时间: 2020-7-13 22:39
你先把F1解释清楚，是什么、从哪来^_^
作者: 晓昀    时间: 2020-7-13 23:24
把底板从这些物体中分离出来，给底板的力有F1和F2,其它重力不算的话，底板受到的力为F1+F2
作者: 东北制造    时间: 2020-7-14 00:11
上载板机械限位后弹簧有没有压缩？  o; b2 a  g0 Y% @. i. v" f* R. {! j
1、如果弹簧没有压缩的话，弹簧悬吊着压头。那么底板受力是“零”
, S, N3 Y8 L; D3 x  n1 s# E( s2、如果弹簧没有压缩的话。压头和弹簧的距离正好是在限位的高度。那么底板受力相当于“压头自重”。
/ @0 A7 d( l3 B+ w* o3、如果弹簧有压缩的话，上载板下降到限位，压缩的距离的压力和压头自重就是底板受力！
作者: zhufeng_hgp    时间: 2020-7-14 08:14
弹簧对上载板的力是F1，上载板合力为0，那么底板对上载板的支撑力是F2-F1。弹簧对压头的压力是F1,那么压头对底板的力是F1。底板合力就是F2-F1+F1即F2(忽略重力)
作者: 黑色七月未央    时间: 2020-7-14 08:35
请大家看清楚再发表意见好吗，不要误人，更体现了自己的无知
作者: 梦里啥都有    时间: 2020-7-14 08:36
本帖最后由 梦里啥都有 于 2020-7-14 08:47 编辑 4 a' |+ r) `) u
7 K- F- f5 l6 y) [. `
弹簧两边弹力一样   弹力与F2相等（仅仅限制于静止状态 否则加上一个提供加速度的力ma    注意加速度方向 这个问题你搜下电梯就知道了）  也就是弹簧对压头的压力F2     压头F2+压头自重（F1)就是对底板的压力  
7 [2 E0 Q! B; _4 T$ Y+ [底板自重F3
2 b9 n2 n; n3 ]" q底板由于与地面接触  F=MA A=0 F=0
0 p+ N3 U- M& r; Z7 K; l" t3 A) ?2 \F2+F1+F3=N（支持力）地面对底板
- t8 y3 C* e  y' h) x问题来了
) n  d0 A: p6 }$ F7 i; `$ q3 c我好奇如果要分析应力等等的  那么自重和支持力影响么 很奇怪  还是按照F213来算？  求指教
; D+ P0 w+ s' p0 U, B. ?, D+ U; c3 @如果加速度向下 那么气缸压力是大于弹力的  向上反之 我没考虑
! ]1 D, ^: |, h# s; `: n# I实际F2要按照F弹来理解 以向下为正1 B, A/ ~8 T( F* X' T' I
向下F弹=F2-ma   也就是F2-MA+F1+F3
1 r0 g9 D$ H, e0 A+ J; ?3 R0 W5 ^向上F2+MA...........
* ?: B% A4 Q& P: e还有注意你的弹簧是压缩还是未压缩还是拉伸状态 我都没考虑
, w" j2 Q/ x0 k1 J
- Y) C, q: Y2 R9 s; N# P5 W1 W
) K( X4 G% N. ]- p" P补充内容 (2020-7-14 14:11):
0 Q7 G2 F( G+ H0 y( M/ G" t# j" r不好意思 由于没看见机械限位! p2 x5 @2 {8 m$ r
大胆点想 我总感觉好奇怪  我感觉限位这个重要 顶多是抗多余的冲击  而且自重也被抵消了 与弹簧的压缩有关  所以顶多与弹簧的弹力还有压头的自重有关  至于我上面说的话无视把
7 ?" f1 W0 N% s# ^3 k, ~8 W, m& C% O; H" t
补充内容 (2020-7-14 14:12):; R; h" ], j* K1 [+ K8 X2 V1 t# {
而且我上面的话 什么加速度的都没意义  最大的压缩肯定是静止的时候  仅仅在未接触限位之前0 H7 a: R5 F; y/ T: o
2 Q9 M2 p  F# i8 p
补充内容 (2020-7-14 14:15):
8 @/ u$ K2 m2 _+ `$ iF2多大没多大的意义的  取未压缩到压缩到限位的压缩量计算的弹力+压头自重
% E) `+ `9 ^! p, }: p- z! A8 ^多余的以及上载板自重会被平衡
& s- a8 k( [: Y, a+ I: w# m' [  J; ?# F# r  A$ _1 S/ Z7 `* g2 T/ G
补充内容 (2020-7-14 14:19):
. c5 T; l' F2 d我脑子有点混了  上面也无视把  我还以为研究受压物体的力度 原来是底板
) d1 H3 N( A+ w1 E# A
  D  G- n9 E, L# [# Z$ ^( I5 j补充内容 (2020-7-14 14:33):
% c0 j1 ~2 V* C5 `2 m/ F; F当唠叨就好了 我不肯定是绝对的  我也是很随意的 我下面补充的是：加入压头与地板有一个受压物体 这个模型你可能无视 研究受压物体能不能压/ {1 U5 H; u& U4 R( k
( y7 v& z5 ~: d2 P  u5 F# K# c
) t. w& o. ^) c# q( _
补充内容 (2020-7-14 14:34):* ~& X7 q! j" S9 u8 X  ~
至于F2与底板的问题 是否过大 过小好不好 过小达不到限位（防止过位）  甚至不能够完整冲压
1 }0 [- \4 H8 [$ q- q过大 对机架地板冲击力过大
作者: 机械小白270    时间: 2020-7-14 08:47
底板的受力？条件不足吧，是压头对底板的作用力吧，因为力的作用是相互的，应该分析压头压头重力+弹簧压缩力（压持状态弹簧只能是压缩）=底板对压头的作用力。压头重力一定，弹簧压缩力只与弹簧本身性质状态有关，及此处只与弹簧压缩量有关，弹簧压缩量=机械限位-压头高度-压持产品改变的压头与底板之间距离，所以此处压头对底板的作用力只与压头的重力F2及弹簧的压缩量有关与F1无关
作者: 3983596    时间: 2020-7-14 08:55
...
作者: hxl11    时间: 2020-7-14 09:00
如果机械限位与底板是刚性接触的，也会给底板一个力，底板以上可以看成一个整体，忽略重力，弹簧力可视为内力，底板受到的力为F2
作者: 曾j    时间: 2020-7-14 09:23
不考虑自重。上板受弹簧反力F2，根据力的平衡，每根限位作用在上板的反力为F2-F1的一半。底板受力为F1+（F1-F2）=F1
作者: 曾j    时间: 2020-7-14 09:24
曾j 发表于 2020-7-14 09:23- ?8 L0 i* C, `$ o5 o" c
不考虑自重。上板受弹簧反力F2，根据力的平衡，每根限位作用在上板的反力为F2-F1的一半。底板受力为F1+（F1 ...

4 |: E5 L* D, w) H写错了是F25 U' {4 A+ }% |- Y, M! `
作者: 寒寒thunder    时间: 2020-7-14 09:37
晓昀 发表于 2020-7-13 23:24
8 I' ?' b1 B- h& `2 l把底板从这些物体中分离出来，给底板的力有F1和F2,其它重力不算的话，底板受到的力为F1+F2

, O9 X# e% |, N. W7 a前辈的理解可能有点不太对，总体来看，F2的力全被底板承接，底板受力F2。细分一下，F2的力一部分分成F1通过弹簧、压头传递给底板，剩下的部分通过机械硬限位传递给底板，底板受力依然为F2.
1 ]  \1 z) O1 @( {+ \
作者: 默笑沧海    时间: 2020-7-14 09:43
我觉得应该是F1+F2,虽然F2传力到弹簧和机械限位上了，但是弹簧和机械限位会继续向下传力。
作者: 寒寒thunder    时间: 2020-7-14 09:47
东北制造 发表于 2020-7-14 00:11
4 g6 \) F6 m+ h7 a上载板机械限位后弹簧有没有压缩？$ j3 o' B( p, x% s
1、如果弹簧没有压缩的话，弹簧悬吊着压头。那么底板受力是“零”* Q2 n$ L. U- q; K( f* e
2、 ...

3 T' ?6 [  u5 W; N! n, }, m* ~考虑的太复杂了，想偏了，气缸施加F2的力肯定会受到F2的反力，合力为零，状态静止。否者气缸要做匀加速运动飞出地球了，气缸受到的反力归根到底全部传递到底板。底板受力F2，垂直向下。大概好多人没注意到两侧的机械限位也位于底板上。5 {0 L' u- N. |2 z
作者: 冯杜儿    时间: 2020-7-14 09:57
dingyige
作者: zichu0716    时间: 2020-7-14 10:04
我咋觉得底板受到了底板上那件重力和弹簧给的压力呀。
作者: 深蓝色清风    时间: 2020-7-14 10:26
按照你的图我只能理解F1是压头的自重，
/ y: Z- y3 |# @! t( v. v如果是靠弹簧来压紧工件的话，底板受到的力是弹簧的弹力加上压头的重力，再减去机械限位的反向力（如果机械限位有接触到的话）
作者: 深蓝色清风    时间: 2020-7-14 10:27
深蓝色清风 发表于 2020-7-14 10:26
* v3 ]3 y2 `4 o# |按照你的图我只能理解F1是压头的自重，
& x; N* Q% C, k: D0 U% k如果是靠弹簧来压紧工件的话，底板受到的力是弹簧的弹力加上压头的 ...

% Y4 ^, d4 N% _8 m% e) m+ Y是加上...
9 E6 q) U2 a- o& p7 r
% ]' L; O; A$ ^. Q% }+ _
作者: shentu    时间: 2020-7-14 11:14
F2 是施加的唯一外力。。。。底板是唯一的载体对处输出。。弹簧力无论是拉是压，都属于内力。
作者: 末、了    时间: 2020-7-14 11:18
本帖最后由 末、了 于 2020-7-14 11:20 编辑
) d6 b1 b% c5 w( P$ \& V: E) P5 R& x  p
底板收到的总压力=F2+压头及其他的重力，F1内部一加一减在总数上是抵消的，但是将力也通过弹力部分分布在中间吧
作者: shayuaa    时间: 2020-7-14 11:27
我选2、2 I( T3 ]/ ~9 |( b" T* x0 K
以为如果不是F2的话整个系统就不平衡了。
. _! c+ v6 L' f8 o. ], }( z# F
作者: 迷茫滴眼    时间: 2020-7-14 11:38
受力分析先自己做一个啊，力的三要素知道不，受力分析时选取的对象是哪一个部件还是哪一个系统
作者: 机械学生鲁班    时间: 2020-7-14 11:47
不考虑重力简单受力分析，底板受到压头和机械限位向下的压力。底板受向上的支持力大小等于F1+F2。考虑重力的话再加上探头和底板的重力
5 U* G/ c4 `* E% J2 p0 Z$ u+ C" H2 G. r) t
补充内容 (2020-7-15 08:44):7 m/ e- w- L# H$ C- N8 k* l
是的，应该只有F2.不考虑重力
作者: oldpipe    时间: 2020-7-14 12:33
第一步：分解受力体为：1、上载板；2、弹簧（简化，合二为一）；3、机械限位（简化，合二为一）；4、压头（设：质量不可忽略）；5、底板。1 V6 \( c$ G) b7 Q
第二步：逐件分析受力：1 c; S  O* ?# X5 j% S7 ?, Q$ S" R
1上载板、受：气缸压力F2，方向向下；受机械限位支撑力，方向向上；受弹簧反作用力，方向向上，根据力的平衡原理气缸压力F2=机械限位支撑力+弹簧反作用力。
$ e5 ^" f$ ^4 H) t6 n2、机械限位、受上载板作用力，方向向下；底板支撑力：方向向上，根据力的平衡原理 ，上载板作用力=底板支撑力。
8 _" ^& L$ C4 F3 T6 C, k! v3、同理对弹簧，上载板作用力=压头反作用力8 L, n- Q( }- |- R% ^
4、压头：弹簧作用力+重力=底板反作用力，
0 f, ?: Z5 \8 q: u; k至此：底板受到的作用力=机械限位作用力+压头作用力=机械限位作用力+压头重力+弹簧作用力=压头重力+（机械限位作用力+弹簧作用力）=压头重力+F2
- r! c7 u: C. ]0 y: g: |补充说明：以上分析忽略上载板和机械限位的重力，如需要，加上就是了。, j5 v; i) {* _: c; j( B! H0 r
作者: 辉腾锡勒3    时间: 2020-7-14 13:48
F2加重量
作者: 辉腾锡勒3    时间: 2020-7-14 13:53
弹簧不论怎样，受力与施力都抵消，属于内力吧。! U8 e8 q$ b- ^% P- A( _
作者: 机械设计逍遥    时间: 2020-7-14 14:08
弹簧什么状态，压到硬限位了嘛，
作者: 生理盐水    时间: 2020-7-14 14:11
背背神 发表于 2020-7-13 22:23& j, I9 E8 [) g
底板受到的就是压头本身的重力加上弹簧的弹力，跟气缸的力F2没啥关系

8 A6 M( ]. K5 d5 I1 \, C0 s机械限位与底板接触啊？所以我觉得F2一定有力作用在底板上。
. T2 O) }7 Y" V5 C/ q
作者: wtangzz147    时间: 2020-7-14 14:50
本帖最后由 wtangzz147 于 2020-7-14 14:51 编辑 & e5 j* n7 d9 _+ ]5 B: H
+ y  [. {- `2 h) _/ D* @( W
解法一：" Z/ w1 J# a/ s! M7 h$ |, ~
设底板受到的总压力大小为F0；下文中压力字母代号均表示受力大小，不包含方向；上载板重力为G1，压头重力为G2；) ]2 b; K  V2 M5 d2 k# g
如果限位是和底板是一个整体的话，那底板受到了两个力，上载板对限位压力F01（向下）和压头对底板的压力F02（向下）；
7 w+ c! @5 V6 m$ G& {F0=F01+F02；- R3 k* f% h7 `* N  a! c
对上载板进行受力分析，根据上载板的受力平衡，F01（向上）+弹簧弹力F1（向上）=F2（向下）+G1；得到F01=G1+F2-F1；
& Y+ ]" B" G3 [& f对压头进行受力分析，根据压头的受力平衡，弹簧弹力F1（向下）+G2=F02（向上）；得到F02=G2+F1；2 ^" l# |$ ]7 T
所以F0=F01+F02=（G1+F2-F1）+（G2+F1）=G1+G2+F2。
. m7 h# N" Q& k2 Q) k- x如果忽略重力，F0=F2；( B6 |, J+ P6 m

: |3 c8 J, n% o2 B解法二：+ I! y% ?3 L( v7 x1 U; j
把上载板、弹簧、压头看成一个整体，称之为Z；
# S7 a) m. D- w0 q" `0 O对Z进行受力分析，z本身重力为G1+G2（向下），受到气缸压力F2（向下），受到底板反作用力即支撑力F0（向上）；7 l( h- J+ w" Y$ s7 g( I
受力平衡，得到，F0=G1+G2+F2；  U' f1 s! m( n( @
根据作用力与反作用力原理，那么底板受到的压力大小为F0=G1+G2+F2；方向向下。
3 o4 J2 u8 c; ?/ I1 j$ f如果忽略重力作用，则F0=F2，方向向下。
作者: 机30    时间: 2020-7-14 15:05
不算其他零件的重力那么它受的力就只等于系统的外力F2了，具体受力应该是中间受到压力F1，两侧分别受到来自限位板的压力（F2-F1）/29 C5 r/ N" i. |) l3 Q3 B
作者: 晓昀    时间: 2020-7-14 15:29
把题目重新读了一遍，楼主F1是压紧产品的里吗？3 m2 ?8 x# e6 I8 n! Z

" g5 p6 H+ Y% V* f当上载板接触到限位装置时，弹簧是压缩的（如果此时弹簧没有被压缩，那么弹簧在此就没有作用，限位装置也是保护弹簧不被压到超过其弹性范围)。3 ~( @8 G! S- Y( A$ n

) J4 B4 d2 U$ o. o* NF1是压头压紧产品的力，这个力是由气缸的推力+两个并列弹簧的力产生的。
作者: 无叶123654    时间: 2020-7-14 15:33
地板受力是F1不会是F2-F1,因为F2没有接触地板* \  v9 f  y1 o8 v% ?* s6 K
作者: 远祥    时间: 2020-7-14 16:43
有弹簧做为缓冲，不会有力的相加，弹簧做为缓冲件会有消减力的效果。
作者: 辉腾锡勒3    时间: 2020-7-14 19:18
直接F2,忽略重量。中间弹簧本身不产生能量，属于内力，保持平衡，弹压互相抵消。
作者: 背背神    时间: 2020-7-14 19:31
生理盐水 发表于 2020-7-14 14:11) G. o0 ~1 @: s* T( M
机械限位与底板接触啊？所以我觉得F2一定有力作用在底板上。

$ T8 S$ W, T6 ^3 v* s. {5 C 啊。。不好意思，误解了。5 @0 I  b# c4 }
作者: 譬如朝露    时间: 2020-7-15 09:31
你给的条件，底板受的压力就是F2+F1。F2通过上载板，弹簧，压头，机械限位将力传导至底板，各自的重力也经传导链传导至底板。要细一些的话，你这里的F1不应该只是压头的重量，包括上面所有零件的重量
作者: 99sw    时间: 2020-7-15 17:29
整体分析，压板受力和弹簧的压缩量有关系的，把压板去掉，压缩量就是负数，表示压头的自重。机械限位不是你想的那样
3 F' I5 t* S$ U" F
作者: 干打雷    时间: 2020-7-16 09:38
第二种
作者: 果果她爹    时间: 2020-7-16 10:49

! z+ R3 o2 k0 N: @+ @0 o7 G) |这是一个比较简单的受力分析，如果还是停留在高中阶段的受力分析我认为是没有意义的，底板被看成一个质点，所受合外力就是气缸给的压力F1.但是看了题主的图，我觉得实际当中我们更多的是分析工作区域的力，图中红色圈出来的部分，就应该是弹簧的弹力大小。3 @. W: r; t- o' C" m9 X6 D- V
作者: 风之鲲    时间: 2020-7-17 21:37
拿单个的物体受力分析，在压紧后，各个零部件所受合力为零。挑一个进行分析吧
作者: 007learn    时间: 2020-7-20 22:33
楼主这问题问得。。
作者: babty    时间: 2020-7-22 15:47
这是中学问题吧。
作者: 呀呀呀呀呀呀呀    时间: 2020-7-28 17:07
简单来看，就是初中的受力分析，这个图画不全，所以会产生一些问题。
作者: 呀呀呀呀呀呀呀    时间: 2020-7-28 17:12
果果她爹 发表于 2020-7-16 10:49
5 \1 |! G- z% H4 a) N这是一个比较简单的受力分析，如果还是停留在高中阶段的受力分析我认为是没有意义的，底板被看成一个质点 ...

, `3 ^6 |( n! B9 M" w: o( M你把他看成F1F2的时候就已经认为他是质点了，这一点你必须清楚，
! J2 N* v1 K/ _* B如果需要分析不同区域的受力，肯定需要做应力模拟的。
' s, y* m/ n- @" p! t



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