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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。
4 t2 x% R% c& u2 h: J) d如下图:
; T2 q+ k2 |& b  F. ]0 E  q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。! ?, c/ K! K1 m; C
! `+ {) I9 p3 }& N
! W$ q0 X; v3 @2 E9 l- z
2 |# z( v' o3 b: b8 P0 X
底板受力情况?
' n. g' G  p$ D+ K$ k) e2 n0 M2 U2 z& W4 d) ~
  • 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。0 v! u- p/ q* m& S7 t

. X6 A/ [7 @4 d, d# |# H1 v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!
+ P" l( q- ], q- H, j; [6 f
7 q' ~% J5 ]' m; B2 \: x" w/ x; M! s, ^0 w9 S3 c* A

: g/ K2 j  g. p! h补充内容 (2020-7-14 15:00):: @1 d; K6 |8 N! c) U" ?
感谢各位大神的回答,结论如下:3 m5 q9 y3 d( w4 F
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,
/ k8 k1 t) e% [% `& t! P* E0 q4 O0 z# N/ d" c, W
补充内容 (2020-7-14 15:02):8 O- d9 d% K: i' L/ |$ j' D  M' E' h
3、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
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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 P) I& o0 ]! o

# Y6 r5 Y% r# F& Z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) E0 G  _( M$ `# k. ~9 s8 F4 g
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
' ~9 _# E, d& m& W8 {  G
+ Y. ?9 ^! X5 r' ^

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
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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^_^

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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
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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

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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
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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?
: {/ r, Y0 W3 z* U& Y1 V2 C5 ]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”
& z$ \8 x* V4 s' |' Y* O2、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”。! a' i7 ^3 I9 I; a$ K
3、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
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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
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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
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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
( k8 ^( T) L, w4 W' `3 q3 o5 Y0 p
3 v1 x. a! i1 p' l6 p! S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  
# H4 u% Z1 H! f3 U( f6 z  J/ L: ?底板自重F33 S( P% i; F) e3 o" ^' e
底板由于与地面接触  F=MA A=0 F=0/ V# t9 e$ w  _8 _" p4 @
F2+F1+F3=N(支持力)地面对底板% h0 ?; u* e; y3 N
问题来了
! L& n! K9 z! Y" K+ K# {4 @; B( B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
& N7 ^4 [! [+ \( W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9 `1 I3 _5 j8 m! o! V
实际F2要按照F弹来理解 以向下为正
  J0 q' o5 o5 p向下F弹=F2-ma   也就是F2-MA+F1+F3- e$ I1 ]$ B4 m& Q) L/ B
向上F2+MA...........
1 ?) v) f( U( j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
9 T  i2 C$ b+ R1 f0 C$ p9 y3 f5 C1 o1 [. n! ^, k& p

+ Y$ n$ y: G7 f8 e7 h5 a补充内容 (2020-7-14 14:11):; S' g0 X6 A0 s; L
不好意思 由于没看见机械限位& N  w3 H; Z" G4 U" Y
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
& d( N- d. v& Y6 e' F6 E, F  |- c3 y& m" v# Y* B
补充内容 (2020-7-14 14:12):
8 R5 d3 w% o3 |1 [3 x, r/ d+ J; ?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
: F) T9 A6 c- t  R  s7 Q  u5 d. u. _# _' y& H
补充内容 (2020-7-14 14:15):
$ C- s* O5 Z0 A$ W8 [1 pF2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+ {- k% h/ y$ H1 |+ m- p
多余的以及上载板自重会被平衡
9 R% i. W" {: c' t! d, j! U* y3 L, M; H
: B+ K4 L0 D  T, t' c补充内容 (2020-7-14 14:19):* Q) b8 p% {2 v8 I; Y, n
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
! \- @+ p: [/ M+ @+ m9 p% s0 F
% ^) p- W8 ]: {补充内容 (2020-7-14 14:33):: j! q: |! _: p% r, O
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
& a7 ]' s9 g7 f" K6 I) G: J6 O- }# k0 _$ R& L  c

% V: A: L5 k# f' P" o4 ^8 u- u补充内容 (2020-7-14 14:34):
# w4 m$ u2 O/ ]6 R3 c5 C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
  C! D& Z2 B5 }3 v过大 对机架地板冲击力过大

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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
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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

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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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