钢包耳轴受力分析
受力分析
耳轴是起吊钢水包的部件，主要承受静载荷，起吊瞬间考虑冲击载荷和耳轴圆角处的应力集中，耳轴是钢水包的关键部件，它直接影响着整套设备的安全。耳轴采用16Mn （现在材料代号用Q345代替），耳轴座采用ZG35，并且确保两耳轴的同轴度≤2.5mm 。
静载荷具体为钢包总重的一半，钢包总重包括钢包自重、炉衬重钢水重引起的力，我们记为Q 。
从图1中看到耳轴根部受到的复合力的影响最为严重。
图1
受到垂直载重引起的剪力：P=2
1Q
受到弯矩:M=21B ?21Q=4
1BQ 受吊钩摩擦引起的扭矩:T=21Q ×2
1?μD=41μQd D 、B 的尺寸，钢包B=200mm ，D=230mm ；μ是吊钩和耳轴的摩擦系数，取μ=0.2。
(2)求应力(如表)
第四章：轴的设计计算 第一节：输入轴的设计 ：输入轴的设计： ：选取轴的材料和热处理方法： 选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度240=HB 。 ：初步估算轴的直径： 30min n P A d ≥ 根据选用材料为45钢，0A 的范围为103~126，选取0A 值为120，高速轴功率kW P 81.7=，min /500r n =， 代入数据： mm d .85.41500 81.71203min =?≥ 考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3%～7%后，取标准直径为45mm 。 输入轴的结构设计： 输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，考虑到轴的最小直径为45mm ，而差速器的输入齿轮分度圆为70mm ，设计输入轴为齿轮轴，且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。 （1）外伸段： 输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为mm 45，长为mm 78。 （2）密封段：
密封段与油封毡圈5019974406/-ZQ JB 配合，选取密封段长度为mm 60，直径为mm 50。 （3）齿轮段： 此段加工出轴上齿轮，根据主动轮mm B 70=，选取此段的长度为mm 100，齿轮两端的轴颈为mm 5.12，轴颈直径为mm 63。 （4）左右两端轴颈段： 左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承,25mm B =端轴颈直径为mm 60，长度左端为mm 30和右端为mm 28。 （5）退刀槽： 为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在齿轮段两端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为mm 5，槽深为mm 2。 （7）倒角： 根据推介值（mm ）：50~30>d ，6.15.1或取C 。 80~50>d ，2取C 。 输入轴的基本尺寸如下表：
一、重要方法指导： 受力分析方法： （1）单体受力分析步骤： a、分离研究对象（找受力物） b、分析环境（找施力物） c、明确作用效果（必要时可用假设情况法） d、画受力分析图 注意事项：不要把受力物对外界的力施加在受力物体上； 先重力、再弹力（拉力、压力）、再摩擦力。 （2）组合体受力分析： a、整体受力分析法： 将多个研究对象组合成整体，从而将多受力物体情况转化成单一受力物体情况，利用单体受力分析步骤加以分析即可。好处是减少所需分 析的力的个数，简化受力分析模型，常用于只求解一个系统所受的外力 的情况时。 b、隔离受力分析法： 将各个物体单独分离出来，利用单体受力分析步骤逐个加以分析。 好处是能够明确各个部分的受力情况，常用于需求解一个系统的内部某 些物体的具体受力情况时。 二、题型分类及物理方法： 1、摩擦力： ＜解析＞从功能角度讲：自行车的后轮是驱动轮，因此推动力来源于此，此推动力只可能是地面施加于车轮的水平方向外力，故只能是摩擦力，方向自 然向前。而自行车行进中会受到阻力，除空气阻力外，就是地面的摩擦 阻力，来源于地面，作用于前轮，方向自然向后。 从摩擦力方向判断的根据上分析：后轮在链条带动下转动，其与地面接 触的轮缘相对地面有向后滑动的趋势，故受到地面向前的摩擦力。前轮 在车体的推动下要跟随前进，故其与地面接触的轮缘相对于地面有向前 滑动的趋势，所以受到的摩擦力方向向后。 ＜解析＞本题考查了滑动摩擦力大小的影响因素，可看出各次实验对比中，都体现出了物理实验的重要思想“控制变量思想”，需要注意的是受力面积和 物体运动速度的大小不是滑动摩擦力的影响因素，因此今后做摩擦力问 题时，切记不要被出题人在面积和运动速度上设的陷阱所欺骗。
受力分析的基本方法和原则 对物体进行受力分析这看似微不足道的一步，其实是处理力学问题乃至所有涉及力和运动的综合问题中至关重要的一步，能否正确分析出研究物体的受力，将直接影响到后续解题过程的展开以及最终结果的正确性。那么，怎样才能走好这第一步呢？ 一、受力分析的一般步骤 先来回顾一下各种常见力的特点。 重力：由于地球的吸引而使物体受到的作用力。地球表面附近的一切物体都要受到重力的作用。因此，只要研究的对象是实际物体，重力就肯定存在。 弹力：相互接触的物体间才会产生弹力，但接触不一定有弹力，只有当接触处存在弹性形变时，弹力才会出现。 摩擦力：弹力存在是摩擦力存在的前提，因此摩擦力的分析应该放在弹力之后。两个相互挤压的物体间若有相对滑动，则它们之间会出现滑动摩擦力；两个相互挤压的物体间若有相对滑动的趋势，则它们间会出现静摩擦力。 如果研究的物体处在更为复杂的环境中，如周围有某种液（气）体、电场或者磁场，那么还要分析物体是否受到浮力、阻力、电场力或磁场力等的作用。 综上所述，可以将受力分析的一般步骤归纳为： 重力肯定有；弹力看四周，形变就存在，不形变则没有；分析摩擦力，看看运动否？趋势也可以； 复杂环境中，不忘电磁浮。 但要注意，这几句话中的“形变”指“弹性形变”，“运动”指“相对运动”。为了方便记忆，甚至可以将上述几句话进一步精简为二十字的口诀： 重力肯定有，弹力看四周，分析摩擦力，不忘电磁浮。 二、受力分析的基本原则 初步分析之后，如果能对照受力分析的基本原则换个角度检查一下分析结果的正确性，这样才能做到万无一失。两个基本原则依次为：（1）每个力都必须有施力物体；（2）受力情况必须和物体的运动状态相吻合。 例：有人认为“物体以某一初速冲上光滑的斜面后，物体在上滑过程中受到沿斜面向上的冲力作用，在下滑过程中受到沿斜面向下的下滑力作用。” 解：物体在全过程中只受到重力和斜面对它的支持力两个力的作用，在上滑过程中物体并没有受到沿斜面向上的冲力作用，之所以能冲上斜面，是因为具有初速度，不要把物体的这种惯性表现当作一个力；在下滑过程中物体也没有受到沿斜面向下的下滑力的作用，之所以下滑，是因为重力产生了一个使物体向下滑动的效果。这里多分析出来的“冲力”和“下滑力”都可以用第一原则来进行检验，显然，它们都没有施力物体，因此不存在。 例：物体A放在水平传送带上，且A与传送带保持相对静止，如图所示，若传送带向右匀速运动，试分析A的受力。 解：A物体仅受两个力作用：重力和传送带对A产生的弹力。
物体的受力（动态平衡）分析及典型例题 受力分析就是分析物体的受力，受力分析是研究力学问题的基础，是研究力学问题的关键。 受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点。 一.几种常见力的产生条件及方向特点。 1.重力。 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到重力。 重力不是地球对物体的引力。重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。 重力的方向：竖直向下。 2.弹力。 弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。 判断弹力有无的方法：假设法和运动状态分析法。 弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。 弹力的方向的判断：面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。 【例1】如图1—1所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。图a 中接触面对球 无 弹力；图b 中斜面对小球 有 支持力。 【例2】如图1—2所示，判断接触面MO 、ON 对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。水平面ON 对球 有 支持力，斜面MO 对球 无 弹力。 【例3】如图1—4所示，画出物体A 所受的弹力。 a 图中物体A 静止在斜面上。 b 图中杆A 静止在光滑的半圆形的碗中。 c 图中A 球光滑，O 为圆心，O ＇为重心。 【例4】如图1—6所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质 图1—1 a b 图1—2 图1—4 a b c
量为m 的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车以加速度a 水平向右加速运动；（3）小车以加速度a 水平向左加速运动；（4）加速度满足什么条件时，杆对小球的弹力沿着杆的方向。 3.摩擦力。 摩擦力的产生条件为：（1）两物体相互接触，且接触面粗糙；（2）接触面间有挤压；（3）有相对运动或相对运动趋势。 摩擦力的方向为与接触面相切，与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。 判断摩擦力有无和方向的方法：假设法、运动状态分析法、牛顿第三定律分析法。 【例5】如图1—8所示，判断下列几种情况下物体A 与接触面间有、无摩擦力。 图a 中物体A 静止。图 b 中物体A 沿竖直面下滑，接触面粗糙。图 c 中物体A 沿光滑斜面下滑。图 d 中物体A 静止。 图a 中 无 摩擦力产生，图b 中 无 摩擦力产生，图c 中 无 摩擦力产生,图d 中 有 摩擦力产生。 【例6】如图1—9所示为皮带传送装置，甲为主动轮，传动过程中皮带不打滑，P 、Q 分别为两轮边缘上的两点，下列说法正确的是：（ B ） A ．P 、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相反 B ．P 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相反， Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相同 C ．P 点的摩擦力方向与甲轮的转动方向相同， Q 点的摩擦力方向与乙轮的转动方向相反 D ．P 、Q 两点的摩擦力方向均与轮转动方向相同 【例7】如图1—10所示，物体A 叠放在物体B 上，水平地面光滑，外力F 作用于物体B 上使它们一起运动，试分析两物体受到的静摩擦力的方向。 图1—8 图1—9
初中物理受力分析方法和步骤
受力分析 一、几个概念要弄懂 1、平衡力、相互作用力、平衡状态 平衡力是指一个物体受到大小相等、方向相反的力，两个力的受力物体是同一个产生的效果互相抵消，合力为零。 相互作用力是两个物体之间的相互作用，相互作用力的受力物体是两个。产生的效果不能互相抵消。 平衡状态：不受力或者所受合力为零。处于平衡状态受力一定是成对的。一个力的效果必定有另一个力与之相抵消。 2、摩擦力、静摩擦力与动摩擦力 ①、产生条件 物体间相互接触；物体间有相互挤压作用；物体接触面粗糙；物体间有相对运动趋势或相对运动。 ②、静摩擦力等于其方向上的拉力或重力。 动摩擦力等于拉力、重力或其和差（一定要在平衡状态下分析）。 二、受力分析的方法与步骤 1. 明确研究对象 进行受力分析前，要先弄清受力的对象。我们常说的“隔离法”、“整体法”，指的是受力的对象是单个物体，还是由多个物体组成的整体。对于连接体，在进行受力分析时，往往要变换几次研究对象之后才能解决问题。 有时候，选取所求力的受力物体为研究对象，却很难求出这个力，这时可以转移对象，选取这个力的施力物体为研究对象，求出它的反作用力，再根据牛顿第三定律，求出所求力。 2. 有序地分析受力 养成按一定的步骤进行受力分析的习惯，这样可以避免漏力或添力。 一般分三步走：先分析重力；然后找出跟研究对象接触的物体，分析接触力，如弹力、摩擦力等；最后分析电场力、磁场力等。 3.确定物体是否受到力的作用，有三个常用的方法： （1）假设法； （2）根据运动状态判断受力情况； （3）用牛顿第三定律。 4.具体方法 （1）、整体法与隔离法
专题 动态平衡中的三力问题 图解法分析动态平衡 在有关物体平衡的问题中，有一类涉及动态平衡。这类问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，故这是力平衡问题中的一类难题。解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。根据现行高考要求，物体受到往往是三个共点力问题，利用三力平衡特点讨论动态平衡问题是力学中一个重点和难点，许多同学因不能掌握其规律往往无从下手，许多参考书的讨论常忽略几中情况，笔者整理后介绍如下。 方法一：三角形图解法。 特点：三角形图象法则适用于物体所受的三个力中，有一力的大小、方向均不变（通常为重力，也可能是 其它力），另一个力的方向不变，大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题。 方法：先正确分析物体所受的三个力，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形。然后将方向不变的力的 矢量延长，根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时，这个闭合三角形总是存在，只不过形状发生改变而已，比较这些不同形状的矢量三角形， 各力的大小及变化就一目了然了。 例1.1 如图1所示，一个重力G 的匀质球放在光 滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的 不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今 使板与斜面的夹角β缓慢增大，问：在此过程中， 挡板和斜面对球的压力大小如何变化？ 解析：取球为研究对象，如图1-2所示，球受重力G 、斜面支持力F 1、挡板支持力F 2。因为球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，将三个力矢量构成封闭的三角形。F 1的方向不变，但方向不变，始终与斜面垂直。F 2的大小、方向均改变，随着挡板逆时针转动时，F 2的方向也逆时针转动，动态矢量三角形图1-3中一画出的一系列虚线表示变化的F 2。由此可知，F 2先减小后增大，F 1随β增大而始终减小。 同种类型：例1.2所示，小球被轻质细绳系着，斜吊着放在光滑斜面上，小球质量 为m ，斜面倾角为θ，向右缓慢推动斜面，直到细线与斜面平行，在这个过程中， 绳上张力、斜面对小球的支持力的变化情况？（答案：绳上张力减小，斜面对小球 的支持力增大） 方法二：相似三角形法。 特点：相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化， 且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题 原理：先正确分析物体的受力，画出受力分析图，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形，再寻找与 力的三角形相似的几何三角形，利用相似三角形的性质，建立比例关系，把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。 例2．一轻杆BO ，其O 端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO 上，B 端 挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A 处的光滑小滑轮，用力F 拉 住，如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO 与杆A O 间的夹角 θ逐渐减少，则在此过程中，拉力F 及杆BO 所受压力F N 的大小变化情 况是( ) A ．F N 先减小，后增大 B .F N 始终不变 C ．F 先减小，后增大 D.F 始终不变 解析：取BO 杆的B 端为研究对象，受到绳子拉力(大小为F )、BO 杆的支持力F N 和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G )的作用，将F N 与G 合成，其合力与F 等值反向，如图2-2所示，将三个力矢量构成封 闭的三角形(如图中画斜线部分)，力的三角形与几何三角形OBA 相似，利用相似三角形对 应边成比例可得：(如图2-2所示，设AO 高为H ，BO 长为L ，绳长l ,)l F L F H G N ==，式 中G 、H 、L 均不变，l 逐渐变小，所以可知F N 不变，F 逐渐变小。正确答案为选项B 同种类型：如图2-3 所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光
精选受力分析练习题35道（含答案及详解） 1．如右图1所示，物体M 在竖直向上的拉力F 作用下静止在斜面上，关于M 受力的个数，下列说法中正确的是（D ） A ．M 一定是受两个力作用 B ．M 一定是受四个力作用 C ．M 可能受三个力作用 D ．M 不是受两个力作用就是受四个力作用 ２．(多选)如图6所示，两个相似的斜面体A 、B 在竖直向上的力F 的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体A 和B 的受力情况，下列说法正确的是(ＡＤ ) 图6 A ．A 一定受到四个力 B ．B 可能受到四个力 C ．B 与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D ．A 与B 之间一定有摩擦力 3、如图3所示，物体A 、B 、C 叠放在水平桌面上，水平力F 作用于C 物体，使A 、B 、C 以共同速度向右匀速运动，那么关于物体受几个力的说法正确的是 （ A ） A ．A 受6个， B 受2个， C 受4个 B ．A 受5个，B 受3个，C 受3个 C ．A 受5个，B 受2个，C 受4个 D ．A 受6个，B 受3个，C 受4个 ４.(多选)如图5所示，固定的斜面上叠放着A 、B 两木块，木块A 与B 的接触面是水平的，水平力F 作用于木块A ，使木块A 、B 保持静止，且F ≠0。则下列描述正确的是(ＡＢＤ ) 图5 A ． B 可能受到５个或4个力作用 B ．斜面对木块B 的摩擦力方向可能沿斜面向下 C ．A 对B 的摩擦力可能为0 D ．A 、B 整体可能受三个力作用 5、如右图5所示，斜面小车M 静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁．若再在斜面上加一物体m ，且M 、m 相对静止，小车后来受力个数为( B ) A ．3 B ．4 C ．5 D ． 6 图 1 图3
基于日本标准的强度分析 采用日本JIS．E．4501铁道车辆车轴强度设计方法和JIS．E．4502铁道车辆车轴品质要求，对CRH2动车组非动力车轴进行疲劳强度计算和分析。 日本的车轴疲劳强度计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲 应力的影响，不过动载荷系数的取法与欧洲有所不同，在欧洲标准中，一般垂向动态载荷系数α=O．25，横向动态载荷系数卢β=0．175， 日本标准中的动态载荷系数 日本JIS车轴的受力简图
然后通过相关资料找到 ZMA120型车非动力车轴参数如下表: d mm r mm j mm g mm a mm h mm x mm y mm l mm 202 840 2100 1493 170 1400 63 72 135
其中轴重为14t ，经换算得到W=137.2kn V Km/h Av Al W kn P kn Q0 kn R0 kn 80 0.42 0.20 137.2 27.44 18.29 41.17 100 0.52 0.24 137.2 32.93 21.93 49.41 120 0.62 0.28 137.2 38.42 25.61 57.64 轮座处得许用应力awb 取147Mpa ，该车轮处得弯矩、应力计算结果和安全系数列于下表 一 车轴的强度分析 (一)基于日本标准的强度校核 采用日本JIS ．E ．4501铁道车辆车轴强度设计方法和JIS ．E ．4502铁道车辆车轴 品质要求，对A 型080城轨车辆非动力车轴进行疲劳强度计算和分析。 日本的车轴疲劳强度计算中考虑了车体振动引起的垂向和横向加速度对弯曲 应力的影响，不过动载荷系数的取法与欧洲有所不同，在欧洲标准中，一般垂向 动态载荷系数为O ．25，横向动态载荷系数为0．175，它们与车辆的运行速度无关； 而日本标准中，动态载荷系数取决于运行线路和速度，具体的取值见下表。 日本标准中的动态载荷系数 线路状态 等级 速度V km/h αv αl 改进的高速 线 SA 200—350 0．0027v 0．030+0．00060 v 高速线A A 150-280 0．0027v 0．030+0．00085 v 改进的既有 线A A 60—160 0．0027v 0．040+0．0012 v <60 0.16 O ．11 既有线B B 60～130 0．0052v 0．060+0．0018 v
受力分析的步骤 （1）明确研究对象，也就是确定我们要分析哪个物体的受力情况． （2）隔离物体分析，也就是将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用，方向如何，并将这些力画在受力图上．在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错，要熟记：弹力方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力方向一定沿着接触面与物体相对运动（或趋势）方向相反． （3）受力分析的顺序：先重力，再主动力（除三种常见的力之外的所有力），最后接触力（弹力，摩擦力）．接触力应按逐个接触面（或点）去找，必要时要用力的概念和产生条件或假设法判断这个接触力是否存在．即接触力的分析要“两看：一看已经受的力所产生的作用效果，二看物体所处的运动状态”。 2．防止“漏力”和“添力” （l）严格按照受力分析的步骤（一重二主三被动，被动力就是接触力）进行分析是防止…漏力”的有效措施；注意寻找施力物体是防止“添力”的有效办法．找不到施力物体的力肯定是不存在的． （2）有弹力才可能有摩擦力，弹力与摩擦力的方向相互垂直． 3．画受力图时，力的作用点可沿作用线移动． 一.受力分析的方法 受力分析首先要明确不同性质的各种力的特点及产生条件。 重力：重力的大小G=mg，与物体的质量成正比；重力的方向竖直向下。重力的大小方向与物体的运动状态无关，不论是否接触；重力与质量是两个完全不同的物理量，同一个物体在地球上不同地方，重力不同，质量不变。 弹力：物体之间相互接触，并相互挤压，就会有弹力。产生条件：接触、形变。分析弹力时，去找哪些物体与研究对象接触，再分析这些与研究对象接触的物体对研究对象是否有弹力。例如，铅球被运动员奋力推出，铅球在空中只受重力，而没有弹力．也没有向前的冲力。 摩擦力：产生条件：相互接触、相互挤压、相对静止又有相对运动趋势或相对运动。方向：沿接触面，与相对运动趋势方向相反。 滑动摩擦力：与压力成正比，与接触面的粗糙程度有关f=μN。μ由接触面的粗糙程度决定，与接触面积大小、相对速度大小无关。 此外，需要注意的是，静摩擦力与压力无必然联系。分析摩擦力时，去找哪些物体与研究对象有接触面，再分析这些与研究对象接触的物体对研究对象是否有摩擦力。 倘若物体之间存在摩擦力时，则物体之间一定相互挤压，一定存在弹力作用，但是彼此相互挤压的物体之间可能不存在相对运动趋势或相对运动，这时物体之间只有弹力作用而没有摩擦力作用。 倘若物体之间存在拉力作用，虽然拉力的大小不变，但由于其方向的变化，均导致物体所受弹力和静摩擦力的变化。 二.受力分析的步骤 选择受力分析的研究对象：在分析物体受力时，常会有几个物体，那么，你是分析哪一个物体？所以要先确定研究对象，并把它从周围物体中隔离出来。 具体分析物体受到的力，分析研究对象的状态及运动过程：考察周围什么物体与研究对象发生力的相互作用．注意：是分析物体受到的力，不是分析物体对外施加的力！养成按顺序作受力分析的习惯即：首先分析重力、其次分析弹力、最后分析摩擦力。可将其概括为：
滚动轴承所承受的载荷取决于 所支承的轴系部件承担的载荷。右图 为一对角接触球轴承反装支承一个 轴和一个斜齿圆柱齿轮的受力情况。 图中的F re、F te、F ae分别为所支承零 件（齿轮）承受的径向、切向和轴向 载荷，F d1和F d2为两个轴承在径向 载荷F r1和F r2（图中未画出）作用下 所产生的派生轴向力。这里，轴承所 承受的径向载荷F r1和F r2可以依据 两个角接触球轴承反装的受力分析 （径向反力） F re、F te、F ae经静力分析后确定，而轴向载荷F a1和F a2则不完全取决于外载荷F re、F te、F ae，还与轴上所受的派生轴向力F d1和F d2有关。 对于向心推力轴承，由径向载荷F r1和F r2所派生的轴向力F d1和F d2的大小可按下表所列的公式计算。 注：表中Y和e由载荷系数表中查取，Y是对应表中F a／F r＞e的Y 值 下图中把派生轴向力的方向与外加轴向载荷F ae的方向一致的轴承标为2，另一端则为1。取轴和与其相配合的轴承内圈为分离体，当达到轴向平衡时，应满足：F ae＋F d2＝F d1 由于F d1和F d2是按公式计算的，不一定恰好满足上述关系式，这时会出现下列两种情况： 当F ae＋F d2＞F d1时,则轴有向左窜动的趋势,相当于轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”,但实际上轴必须处于平衡位置，所以被“压紧”的轴承1所受的总轴向力F a1必须与F ae＋F d2平衡，即 F a1＝F ae＋F d2 而被“放松”的轴承2只受其本身派生的轴向力F d2，即F a2＝F d2。 当F ae＋F d2＜F d1时,同前理，被“放松”的轴承1只受其本身派生的轴向力F a1， 即F a1＝F d1 而被“压紧”的轴承2所受的总轴向力为: F a2＝F d1－F ae
初二物理作图专题 1、静止放在水平地面上的木块重12N ，用力 的示意图作出木块对地面的压力。 2、用20N 的力将木块压在竖直墙面上，使其 保持静止，请做出该木块的受力示意图。 3、用50牛的水平向右的力F在P处推小车，用力的示意图法画出力F。 4、一辆小车受到与水平地面成30o斜向右上方的15牛的拉力的作用，在图中用力的示意图法画出这个拉力。（作用点在A点） 5、重5牛的皮球竖直向上抛出，在上升过程中，不计空气阻力，在图中作出该球受力的示意图。 6、一物体重8牛，在光滑的水平地面上向右做匀速直线运动，请用力的示意图法在图中画出该物体的受力图。 7、一辆重为240牛的小车受到60牛的水平向右的拉力作用，在水平地面上作匀速直线运动。请用力的示意图法在图中画出物体受到的摩擦力f（f的作用点画在O点）8、物体A置于小车上随小车一起在平直路面上向右运动。当小车遇物体B受阻停止后，物体A在小车上仍向右运动，且速度越来越慢，请在图中画出这一过程中物体A在水平方向受力的示意图（忽略空气阻力）。
9、做出小球的受力示意图 10、做出木块的受力示意图（匀速直线运动） 11、福娃踢出的足球，请在图中画出足球在 空中飞行时的受力示意图。（忽略空气阻力） 12、质量均匀的小球从斜面上滚下，请在图 中画出小球所受重力的示意图。 13、一物体以某一初速度冲上光滑斜面，请 作出该物体受力的示意图。 14、一重为G的物体A,随着传送带一起沿水 平方向向右做匀速运动,不记空气阻力,请在 画出物体A受力情况的示意图。 15、一小木块从斜面上滑下，在粗糙的水平 面上滑动一段距离后便停下来。请你画出木 块在水平面上滑动时的受力示意图。 16、在探究“摩擦力的大小与哪些因素有关” 的实验中．用弹簧测力计拉动木块在水平桌 面上匀速向右运动，如图所示。请画出木块 在运动过程中所受力的示意图。
受力分析 、几个概念要弄懂 1、平衡力、相互作用力、平衡状态平衡力是指一个物体受到大小相等、方向相反的力，两个力的受力物体是同一个产生的效果互相抵消，合力为零。 相互作用力是两个物体之间的相互作用，相互作用力的受力物体是两个。产生的效果不能互相抵消。 平衡状态：不受力或者所受合力为零。处于平衡状态受力一定是成对的。一个力的效果必定有另一个力与之相抵消。 2、摩擦力、静摩擦力与动摩擦力 ①、产生条件物体间相互接触；物体间有相互挤压作用；物体接触面粗糙；物体间有相对运动趋势或相对运动。 ②、静摩擦力等于其方向上的拉力或重力。动摩擦力等于拉力、重力或其和差（一定要在平衡状态下分析）。二、受力分析的方法与步骤 1. 明确研究对象进行受力分析前，要先弄清受力的对象。我们常说的“隔离法” 、“整体法”，指的是受力的对象是单个物体，还是由多个物体组成的整体。对于连接体，在进行受力分析时，往往要变换几次研究对象之后才能解决问题。 有时候，选取所求力的受力物体为研究对象，却很难求出这个力，这时可以转移对象，选取这个力的施力物体为研究对象，求出它的反作用力，再根据牛顿第三定律，求出所求力。 2. 有序地分析受力养成按一定的步骤进行受力分析的习惯，这样可以避免漏力或添力。 一般分三步走：先分析重力；然后找出跟研究对象接触的物体，分析接触力，如弹力、摩擦力等；最后分析电场力、磁场力等。 3. 确定物体是否受到力的作用，有三个常用的方法： （1）假设法； （2）根据运动状态判断受力情况； （3）用牛顿第三定律。 4. 具体方法 （1）、整体法与隔离法
整体法：在力学中，就是把几个物体视为一个整体，作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用力（内力）。分析整体周围其他物体对整体的作用。而不画整体内部物体间的相互作用。 隔离法:隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。 在力学中，就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只 分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力。研究系统内物体之间的相互作用力，分析它受到周围其他物体对它的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。（作为理想化环境处理） 例如：物体A叠放在物理B上，物体A受到向右的水平力F 的作用，物体AB保持静止。分析图中物体A、B受力情况（两A_________ 『物体均静止）__L― 分析A物体受力时可以用隔离法，分析B物体受到是否受地& 面的摩擦力时可以用整体法HirnTmTmTTmTTf A物体在竖直方向上受重力、支持力 A物体在水平方向上受到一个向右的力F是否受摩擦力呢假设它不受摩擦力，那么A物体水平方向上只受到一个力F,这与它在水平方向上保持静止状态不符合。故假设错误，A物体一定受到一个向左的摩擦力且与力F方向相反，大小相等，相互平衡。 B物体在竖直方向上受到重力，A对它的压力，地面对它向上的支持力 B物体在水平方向上，受到A对B向右的摩擦力，受到地面对B物体向左的摩擦力 （2）、假设法 假设接触物体撤去（假设存在摩擦力），判断研究对象是否能维持现状 a. 若维持现状则接触物体对研究对象没有弹力（没有摩擦力）； b. 若不能维持现状则有弹力，因为接触物撤去随之撤去了应该有的弹力，从而改变了研究对象的状态。 例如：如图所示：物体M随水平传送带一起向右做匀速直线运动。（不考虑空气阻 力）画出物体所受力的示意图. 分析：因为物体M随水平传送带一起做匀速直线运 动，即物体和传送带相对静止，因此物体在水平方 向上不受力的作用，只受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用; 过M的重心作竖直向下的重力和竖直向上的支持力；也可以利用上 述的假设法，假设传送带对M有摩擦力，那么M就不能保持匀速直线运动状态。故受力情况如图所示： i\r v ■O" C
如何进行受力分析 湖北广水市一中白庆然432700 对物体进行正确的受力分析是解决物理问题的关键，在高中物理的学习过程中占据极其重要的地位。受力分析是分析、解决物理问题的一个重要环节，如果这一环节出现了问题，将导致解题错误。因此，养成良好的受力分析习惯变显得尤为重要。下面就受力分析的方法、步骤、以及应注意的问题等几方面来作说明。 一、受力分析的方法 1. 隔离法（隔离法是物理学中研究问题的最基本方法）：将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用，方向如何，并将这些力一一画在受力图上。在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错，要熟记支持力、压力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力的方向一定沿着接触面与相对运动（或相对运动趋势）方向相反。 2. 整体法：将两个或两个以上的物体组成的整体选为研究对象。整体法也是物理学中研究问题的一种重要方法，当隔离法解决某些问题较困难时，整体法便显示出它的优越性，如能将隔离法和整体法结合起来灵活运用会有很好的效果。 二、受力分析的步骤 1. 明确研究对象，即确定我们要分析哪个物体的受力情况。 2. 首先分析重力（或其他场力，如电场力、磁场力）。 3. 接着分析弹力：围绕研究对象一周，找出与它接触的物体，根据弹力产生条件（直接接触且有弹性形变），分析研究对象受到的弹力。 4. 然后根据摩擦力产生条件（粗糙接触面间有弹力且有相对运动或相对运动趋势），分析研究对象受到的摩擦力。 5. 再根据题意分析研究对象受到的其他力。 6. 最后画出研究对象的受力示意图。高中阶段，一般情况下研究对象可看作质点，画示意图时，可把所有力的作用点画在一点上。 例1 如图1所示，对静止在水平地面上的A、B两物体分别进行受力分析。 解析按受力分析的步骤与力的产生条件易知，A物体受到重力G A 与支持力F N1 两个 力的作用（如图2所示）。B物体受到重力G B 、地面对它的支持力F N2 、A物体对它的压
同步带传动受力情况的分析(压轴力与张紧力的计算)
同步带受力情况的分析 1 张紧力 同步带安装时必须进行适当的张紧，以使带具有一定的初拉力（张紧力）。初拉力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象，在跳齿的瞬间，可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂；初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低，带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低，传动噪音增大，轴和轴承上的载荷增大，加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。 设0F 为同步带传动时带的张紧力，1F 、2F 、F 分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿，同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此，紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即 1F -0F =0F -2F 或 1F +2F =20F 、0F =0.5（1F +2F ） 式1-1 2 压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力，是紧边拉力与松边拉力的矢量和，如图2-1所示： 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q 计算如下所示： Q=12()F K F F + N 式2-1 当工况系数A K ≥1.3时： Q=0.7712()F K F F + N 式2-2
式中： F K ――矢量相加修正系数，如图2-2： 图2-2 矢量相加修正系数 上图中1α为小带轮包角，21118057.3d d a α-≈?-??。 A K 为工况系数，对于医疗机械，其值如图2-3所示： 图2-3 医疗机械的工况系数 对于医疗机械，取A K =1.2，所以有压轴力Q=12()F K F F + N ，其中F K 值大于0.5。 另外由式1-1有张紧力0F =0.5（1F +2F ）。 由此可看出压轴力大于张紧力，故设计时只需计算传动中所受的压轴力，Q=12()F K F F + N 。 而带的紧边张力与松边张力分别由下面公式所得： 11250/d F P V = N 式2-3 2250/d F P V = N
力学问题受力分析的方法和步骤 受力分析和运动分析是解决力学问题的前提，而要准确的对物体进行受力分析，除了掌握几种性质的力之外，必须明确力和运动的关系。怎样才能正确分析受力呢？ 受力分析的步骤高中物理网络家教一对一辅导今日在线 1、明确研究对象。 你要分析的是甲的受到乙、丙、丁。。。的作用力，那么甲就是受力物体，有些同学在对甲做受力的分析时往往也把甲对其他物体的力分析进来了，那是错误的。 研究对象可以是一个单个的物体（隔离法），也可以是几个物体组成的整体。（整体法）。在受力分析不熟练时，如果问题的分析中涉及两个以上的物体就要有意识的试着用整体法分析。整体法分析受力的时候，整体内部各物体间的相互作用就是内力，而你要分析的是外力，这样就可以少分析很多力。使问题的求解变的简单。 2、先分析重力 重力是由于地球的吸引而使物体受到的作用力。任何物体都受重力，重力的作用点在重心，重力的方向竖直向下，重力的大小等于mg。问题的分析中先解决简单问题再解决复杂问题，先把容易的弄清楚，这也是解决问题的一种方法。 3、接着分析弹力 因为弹力的产生原因是形变，也就是说必须接触才能产生弹力，所以这一步先找研究对象与那些物体相接处，再分析他们之间是否有弹力。注意产生弹力必须接触，但接触未必有弹力。弹力的作用点在接触面，弹力的大小与形变量有关，与形变物体本身的物理性质有关。在弹性限度内弹簧的弹力f=kx 。弹力的方向一般是垂直于接触面或沿着绳子或弹簧。 4、最后分析摩擦力 弹力存在是摩擦力存在的前提，因此摩擦力的分析应该放在弹力之后。这一步先要明确被研究的对象与那些物体相挤压，它们之间有否相对运动或有否相对运动趋势，从而分析有否摩擦力。摩擦力的方向沿着接触面与相对运动或相对运动趋势方向相反。静摩擦力大于零小于等于最大静摩擦力，是由其它力决定的。最大静摩擦力和滑动摩擦力取决于接触面的性质和接触面间的弹力。滑动摩擦力的大小等于接触面间的弹力乘以摩擦因数。即F=μF N 如果研究的物体处在更为复杂的环境中，如周围有某种液（气）体、电场或者磁场，那么还要遵先简单后复杂的方法，先分析最容易分析出来的力。再就是作用力反作用力的运用。有作用力一定有反作用力。 假设法分析弹力和静摩擦力的有无及方向，也可以说跟据运动和力的关系判断受力情况。有些较复杂的情况就可以用假设法分析。 受力分析的问题，往往给出的是运动条件。而涉及到受力分析的问题都可以归类为两类一、受力平衡问题。二、受力不平衡问题。为此就可以假设没有这个力分析其他力的合力能否为零或能否与加速度的方向一致。从而判断假设的错误与否。受力方向的分析依然。 例题分析高中物理网络家教一对一辅导今日在线。 例1：有人认为“物体以某一初速冲上光滑的斜面后，物体在上滑过程中受到沿斜面向上的冲力作用，在下滑过程中受到沿斜面向下的下滑力作用。” 如果按照受力分析的步骤去分析，根本分析不出向上冲的力和下滑力，当然也就出现不了多出了力的问题。 例：如图所示，A、B、C三木块叠放在水平桌面上，对B木块施加一个水平向右恒力F，三木块共同向右匀速运动，三木块的重力都是G，分别画出三木块受力示意图。
1环槽式万向联轴器多体动力学分析及仿真赵晓东硕士西北工业大学20066 2柔性联轴器非线性阻尼对扭转减振的影响马建敏振动与冲击20063 3橡胶套筒弹性联轴器扭振动态特性计算陈翔现代制造工程20063 4联轴器用金属橡胶元件阻尼耗能研究李冬伟机械科学与技术20063 5回转系统中弹性联轴器的动态性能分析与研究陈永红机械设计与制造20062 6一种新型弹性联轴器的设计杜可可郑州轻工业学院学报(自然科学版)20061 7简介高弹性联轴器在船舶动力装置中的使用张芸船舶20061 8简易弹性联轴器宋伟现代零部件2005Z1 9等角速万向联轴器的理论研究及计算机仿真周志刚硕士青岛科技大学20057 10中宽厚板轧钢机联轴器快速设计的应用研究范圣耀硕士合肥工业大学20057 11轧钢机用万向联轴器的设计分析研究汪桂林硕士合肥工业大学20057 12一种新型结构膜片联轴器的应用侯宇宙通用机械20055 13柔性联轴器刚度非线性对扭转振动的影响马建敏振动与冲击20054 14共轭曲面的数字化方法及共轭鼓形齿联轴器传动研究肖来元博士华中科技大学2005 3 15基于ANSYS的LTZ型带制动轮弹性套柱销联轴器的应力分析与优化设计陈文工程设计与建设20052 16三叉杆式万向联轴器中有关运动参数的误差分析李利机械设计与研究20052 17弹性联轴器用金属橡胶元件性能研究李冬伟中国机械工程200512 18基于计算机自动化控制的高弹性联轴器性能实验系统的研究与开发邓学平硕士重庆大学200511 19鼓形齿联轴器轮齿计算机辅助分析及软件开发谭莉莉硕士重庆大学200511 20一种简易的弹性联轴器宋伟一重技术20051 21大功率球磨机新型联轴器设计探索韩秋怀矿山机械20051 22基于ANSYS的滚珠联轴器的有限元分析朱彤机械制造与自动化20051 23蛇形弹簧联轴器的应用王杰小氮肥20049 24金属膜片联轴器的膜片疲劳寿命计算及分析丁雪兴硕士兰州理工大学20049 25液力联轴器的使用张晓燕煤矿机械20048 26基于ANSYS的滚珠联轴器的设计与分析朱彤硕士南京航空航天大学20045 27基于ANSYS的挠性叠片联轴器的拓扑设计与动力分析刘霜硕士南京航空航天大学20045 28地铁车辆TD挠性联轴器与鼓形齿联轴器对比分析周海涛机车电传动20044 29某高速船高弹性联轴器断裂原因分析张建军机电设备20043 30车用爪式联轴器的有限元优化设计杨湘洪现代制造工程20043 31电流变液联轴器传动特性的实验研究纪宏硕士清华大学20043 32压路机联轴器的改进戴强民工程机械与维修200411 33巧用轮胎式联轴器胡兵矿山机械200410 34橡胶块联轴器的胶块易损问题及处理对策李焕义广东建材200410 35CENTA膜片联轴器的结构特徵方建传动技术20041 36液体粘性联轴器的设计及转矩传递特性研究陈雪梅硕士北京工业大学20038 37弹性联轴器对车辆动力传动系统扭振特性影响研究李和言机械强度20036 38柔性联轴器应用一例王政东油气田地面工程20036 39浅谈泵用联轴器的选型陈松水泵技术20035 40联轴器烧胶圈原因分析王祥娟凿岩机械气动工具20033
a n s y s受力分析步骤作业 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
有限元原理与工程应用课程作业作业题目15000T液压压力机应力与变形分析 姓名歌德霸 学号 指导教师李德骏老师 班级设计与集成工程研究所14级硕 所在院系机械工程学院
本次有限元作业基于ANSYS14.5和Pro/E Wildfire5.0，结合课题组实际项目，进行了一系列的分析。 一、5000T液压压力机机体应力与变形分析 1.由于模型内部结构较为复杂，在ansys中直接建模较为繁琐，为提高效率，在pro/e中装配好模型。 2.保存副本为.iges或者.x_t格式到ansys读取路径中。 3.导入体模型。 4.指定分析类型为structural 5.定义单元类型 6.定义材料属性 7.定义材料密度 8.调整工作平面，绘制圆形，并且拉伸线得到圆柱面，使面与体相交。 9.执行Divide命令，将受力面绘制出。依次绘制如图。 10.定义网格大小、形状，进行划分网格。 11.选择约束平面，并显示为节点形式。 12.添加节点约束。 13.定义工作平面，显示节点。 14.定义节点数量名称。 15.加载 16.选择加载面，使用select的entities功能。 18.选择加载面，使用select的entities功能。 19.加载F=5000000/no_nodes。 20.显示约束和载荷。 21.select everything之后，进行求解计算。 22.后处理，显示形变位移。 23.后处理，显示应力云图。 二、5000T液压压力机部件应力与变形分析 以下部件分析步骤均与液压机机体步骤类似，故删减掉冗余部分，只显示关键步骤。 1.上梁满载应力与形变。 2.下梁满载应力与形变。 3.移动工作台横梁重载模具下的形变和应力。
受力分析中几种典型问题及处理方法 一整体法与隔离法的应用 1．如图所示，两相互接触的物块放在光滑的水平面上，质量分别为m 1和m 2，且m 1＜m 2。现对两物块同时施加相同的水平恒力F 。设在运动过程中两物块之间的相互作用力大小为F N ，则( ) A ．N 0F = B ．N 0F F << C ．N 2F F F << D ．N 2F F > 2.如图所示，质量为M 的三角形木块A 静止在水平面上。一质量为m 的物 体B 正沿A 的斜面下滑，三角形木块A 仍然保持静止。则下列说法中正确 的是 ( ) A ．A 对地面的压力大小一定等于g m M )(+ B ．水平面对A 的静摩擦力可能为零 C ．水平面对A 静摩擦力方向不可能水平向左 D ．若B 沿A 的斜面下滑时突然受到一沿斜面向上的力F 的作用，如果力 F 的大小满足一定条件，三角形木块A 可能会立刻开始滑动 3．如图所示，一质量为M 的直角劈B 放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m 的物体A ，用一沿斜面向上的力F 作用于A 上，使其沿斜面匀速上滑，在A 上滑的过程中直角劈B 相对地面始终静止，则关于地面对劈的摩擦力f 及支持力N 正确的是 （ ） A ．f = 0 ，N = Mg +mg B ．f 向左，N