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一个力学问题

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发表于 2020-7-13 21:23:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。' Y* {/ a" z( G  g& m4 x/ V6 ]( a
如下图:
! s3 ?8 |0 f6 |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。
/ N; \; g& c, b7 x$ ~0 O6 w9 v& a9 n/ Z1 M7 `
" q  m* L8 e' h' F; ^8 v
' z# \" D4 @6 P
底板受力情况?
& {; A+ _% N( }5 A; k7 j2 Y2 n& B$ `+ [, Y
  • 底板受 F2-F1的力,因为弹簧是反作用力,作用在两个物体上 方向不同,大小一致,不能相互抵消。
  • 底板受F2的力         因为作用在压头上的力,与底板的支撑力,相互抵消了。
  • 底板受F2+F1的力,虽然不知道为什么会出来这个答案,但是我第一次看到这个图的时候,就是这么觉得的,虽然现在感觉应该是错的。
    9 P+ z: W/ p. y8 [8 ^3 H
0 z) _+ K# r' p( C. u% k2 ^+ `
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!$ W- p* y+ D  D
# T  r4 ]# W5 {9 E4 H

2 k( |3 C8 n7 ?& G( ^& Y" ^3 K/ ^7 T7 U+ l; _6 U; N3 @
补充内容 (2020-7-14 15:00):
$ G9 C5 B' x! s  F5 l感谢各位大神的回答,结论如下:& E% v. |1 |1 C5 M$ m7 A
1、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F2,9 }  w7 D% C. `8 n7 h& m+ ^
& j8 f$ n  {6 F% E7 C: f6 a; n2 F2 D* M& x
补充内容 (2020-7-14 15:02):
. h# S9 f9 H  Z% z/ a0 C8 ?2 v3、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!

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发表于 2020-7-13 22:23:34 | 显示全部楼层
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
发表于 2020-7-13 22:28:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 lvrzq 于 2020-7-13 22:29 编辑 + x6 c* a) p4 l2 K) c+ @3 b
- I4 e0 `% M1 z4 K
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
5 M# c8 |5 f/ u3 M; S* Q' c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
) D9 p& t+ z: m+ P) r: Y0 r% }" p% `* a/ h6 t

点评

实际上我想知道底板的受力是怎么样的,感谢你的答案。  发表于 2020-7-14 14:13
赞同你的看法。。。  发表于 2020-7-14 11:13
发表于 2020-7-13 22:39:13 | 显示全部楼层
你先把F1解释清楚,是什么、从哪来^_^

点评

F1是弹簧的弹力啊,我文中有说 “压头在他那黄的作用力下 压紧产品”  发表于 2020-7-14 14:14
能搞清的唯一途径  发表于 2020-7-14 07:28
发表于 2020-7-13 23:24:27 | 显示全部楼层
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

点评

弹簧对上载板是弹簧和上载板之间的内力  发表于 2020-7-14 15:32
那弹簧对上载板的反作用力呢?这个位置要怎么解释?  发表于 2020-7-14 14:18
发表于 2020-7-14 00:11:56 | 显示全部楼层
上载板机械限位后弹簧有没有压缩?
* K1 V. U" i' Y- Q" @2 T0 _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”
1 }, h  P; Q0 i% s- N: ?3 \2、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”。
2 c7 ]; L& L* s  w3、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!

点评

弹簧是有压缩的,我上文有说“压头在弹簧的作用力下,压紧产品” 1、弹簧没有压缩的话,底板受F2的力,因为机械限位连接了 上载板与 底板 2、这个不好说 我也不太明白 如果连个物体接触 但是各自有平衡力保持平衡.   发表于 2020-7-14 14:17
赞同,先分析弹簧力是拉力还是压力,或者没有力。然后再分析其他的。  发表于 2020-7-14 08:58
发表于 2020-7-14 08:14:20 | 显示全部楼层
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)

点评

你的意思这个有两对力: 1、上载板下压与弹簧对上载板的反作用力 2、压头对底板的反作用力 如果压头对底板有压力F1,那底板就会有相对于压头的支撑力-F1 不会抵消么?你的公式里边没有底板的支撑力啊,不知道我对   发表于 2020-7-14 14:21
发表于 2020-7-14 08:35:47 | 显示全部楼层
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
发表于 2020-7-14 08:36:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 梦里啥都有 于 2020-7-14 08:47 编辑 $ Q8 W  U* w. g' t; y4 T
+ |3 Y: c3 c3 {, U$ B  r3 ?
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  ) [8 w. B  ?: @6 |2 l6 H
底板自重F31 J5 n% L- q" n) E! A
底板由于与地面接触  F=MA A=0 F=0
. Q2 m1 |$ w3 NF2+F1+F3=N(支持力)地面对底板3 T* ?+ }/ a) P: k1 P2 Y, z* h2 X
问题来了
# h- j) w3 Q0 f: ~# G" 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7 y# B3 C: `' D! m+ Q
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; V7 t4 e% [% ^% m, p
实际F2要按照F弹来理解 以向下为正' F) @6 h% v$ E
向下F弹=F2-ma   也就是F2-MA+F1+F33 u8 q) U: o; Z1 y8 I
向上F2+MA...........  {! {; D) W1 u( p2 N8 r
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5 D, [9 f. ^% y! ]; H- b% G
$ h3 w1 z8 Z; y/ c

# H! x) D- K/ @  \1 t' X* k补充内容 (2020-7-14 14:11):
5 n. K* w" u4 a! D9 C: U不好意思 由于没看见机械限位! ^' ]; B' T7 s2 F  G3 y* q
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
0 J0 k, x. q2 T1 p4 J0 V! @; v. s
0 [3 ]! U( W) ~) G+ U" I8 `) V补充内容 (2020-7-14 14:12):
% G3 f6 q. P& I0 u9 n5 I4 f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
4 d% z- R- q! S" |' i% z6 f6 ^# n3 ^6 I/ \) ]3 ?2 J/ N
补充内容 (2020-7-14 14:15):* X" x( C& z# `1 o
F2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8 U; z3 T' V2 O6 r& t
多余的以及上载板自重会被平衡
4 Q* [2 k. w* n- P0 |3 i3 P
- R( h: L/ f- \8 y/ O5 w$ a" b4 f补充内容 (2020-7-14 14:19):
" c$ ]5 O" X: q) k8 J# X  k7 u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8 b0 H3 l7 c9 Z- {) Y% {9 [/ K

; x3 i+ y) G4 z6 K5 s补充内容 (2020-7-14 14:33):
+ C) {6 E9 T- M" }+ k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( K2 n, j9 e! N% r' A
4 ^- d; U7 h# q
! I! A. m" E; e& n& n
补充内容 (2020-7-14 14:34):4 T5 v( U/ K2 F  o7 h
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: ^4 H- C; _: S: G8 Z( F$ o$ D
过大 对机架地板冲击力过大

点评

感谢,我的工作对分析应力这方面仅对稳态情况下进行分析,即 静应力分析 你说的加速度 冲击力 暂时我没有考虑过,等我这个问题解决了,后期做疲劳强度分析的时候 我们可以相互交流下。感谢你的回答  发表于 2020-7-14 14:24
发表于 2020-7-14 08:47:12 | 显示全部楼层
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

点评

上载板在F2的力量下,向下移动,最后再机械限位与底板接触的情况下停止,保持静止,由此可知,底板是要受F2的力量的,同时机械限位保持与底板贴合,所以弹簧力不会大于F2,谢谢你的答案,我再看看其他的!  发表于 2020-7-14 14:26
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