彈簧質(zhì)點(diǎn)模型中彈簧力計(jì)算問題

認(rèn)識(shí)彈簧鉸鏈中彈簧鋼的種類與用途

針對多分支電纜的柔性特征以及復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致的裝配仿真困難的問題,提出一種面向電纜虛擬裝配仿真的多分支彈簧質(zhì)點(diǎn)模型,該模型在彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上,通過增加分支點(diǎn)連接多個(gè)電纜分支,從而表達(dá)具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電纜,同時(shí)考慮電纜的抗彎曲、拉伸以及重力等物理屬性;提出經(jīng)典控制理論與運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合的模型求解方法,使用控制變量法擬合出經(jīng)驗(yàn)公式來實(shí)現(xiàn)電纜裝配仿真中的"定長約束",采用定點(diǎn)約束算法實(shí)現(xiàn)對電纜的固定與捆扎操作仿真;提出球體層次包圍盒構(gòu)造柔性電纜的碰撞模型,通過細(xì)分碰撞模型、剔除冗余碰撞等方法實(shí)現(xiàn)了柔性電纜的干涉檢測,滿足了柔性電纜碰撞檢測的效率和精度要求。設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于多分支彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的電纜虛擬裝配仿真原型系統(tǒng),并通過實(shí)例驗(yàn)證了相關(guān)算法的可行性。

g g=線材的鋼性模數(shù)：7300 琴鋼絲g=8000；不銹鋼絲g=7300，65mn=7900 磷青銅線g=4500，黃銅線g=3500swc=75007300 線材的鋼性模數(shù)g7900 線徑d0.6k= 外徑od7.1 中徑dm6.5 有效圈數(shù)nc2 k值k0.23300.5142.283壓力彈簧 11.41742376 彈簧長度l6.6 彈簧壓縮至高度mm4.8 彈簧壓縮距離mm1.81.95202529 0.4190.9254.110 kgflbsn0.885432863 線材的鋼性模數(shù)g7300 線徑d0.5 外徑od3.65 中徑dm3.15 有效圈數(shù)nc7 k值k0.26070.5752.555壓力彈簧的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，除彈簧尺寸外，更需要計(jì)算出最大負(fù)荷 ·彈簧常數(shù)：以k表示

彈簧設(shè)計(jì)

第1頁，共12頁 彈簧專題 班級(jí)__________座號(hào)_____姓名__________分?jǐn)?shù)__________ 一、知識(shí)清單 1．考慮外殼重力時(shí)彈簧秤讀數(shù) 彈簧秤結(jié)構(gòu)簡圖正測倒測平測 讀數(shù)：f1 平衡f1=f2-m0g 讀數(shù)：f1 平衡f1=f2+m0g 讀數(shù)：f1 平衡f1=f2，右加速f2-f1=m0a 【提醒】若為輕質(zhì)彈簧秤，則m0=0，無論如何測量，都有f1=f2。 2．彈簧連接物的靜摩擦力的變化問題 【關(guān)鍵提示】物塊不發(fā)生相對滑動(dòng)，則彈簧彈力不變，切向其它外力變化則會(huì)引起靜摩擦力變化。 3．彈簧長度的變化問題 4．瞬時(shí)加速度問題的兩類模型 (1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形 變恢復(fù)時(shí)間． (2)彈簧(或橡皮繩)——兩端

-1- 彈簧問題專題 一、彈簧彈力大小問題 彈簧彈力的大小可根據(jù)胡克定律計(jì)算（在彈性限度內(nèi)），即f=kx，其中x是彈簧的形變量（與 原長相比的伸長量或縮短量，不是彈簧的實(shí)際長度）。 高中研究的彈簧都是輕彈簧（不計(jì)彈簧自身的質(zhì)量）。 不論彈簧處于何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（靜止、勻速或變速），輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向。證 明如下：以輕彈簧為對象，設(shè)兩端受到的彈力分別為f1、f2，根據(jù)牛頓第二定律，f1+f2=ma，由 于m=0，因此f1+f2=0，即f1、f2一定等大反向。 彈簧的彈力屬于接觸力，彈簧兩端必須都與其它物體接觸才可能有彈力。如果彈簧的一端和 其它物體脫離接觸，或處于拉伸狀態(tài)的彈簧突然被剪斷，那么彈簧兩端的彈力都將立即變?yōu)榱恪?在彈簧兩端都保持與其它物體接觸的條件下，彈簧彈力的大小f=kx與形變量x成正比。由 于形變量的改變需要一定時(shí)間

1 常見彈簧類問題分析 河南省臨潁縣第一高級(jí)中學(xué)楊中甫 高考要求 輕彈簧是一種理想化的物理模型，以輕質(zhì)彈簧為載體，設(shè)置復(fù)雜的物理情景，考查力的概念， 物體的平衡，牛頓定律的應(yīng)用及能的轉(zhuǎn)化與守恒，是高考命題的重點(diǎn)，此類命題幾乎每年高考 卷面均有所見，應(yīng)引起足夠重視. 彈簧類命題突破要點(diǎn) 1.彈簧的彈力是一種由形變而決定大小和方向的力.當(dāng)題目中出現(xiàn)彈簧時(shí)，要注意彈力的大小 與方向時(shí)刻要與當(dāng)時(shí)的形變相對應(yīng).在題目中一般應(yīng)從彈簧的形變分析入手，先確定彈簧原長位 置，現(xiàn)長位置，找出形變量x與物體空間位置變化的幾何關(guān)系，分析形變所對應(yīng)的彈力大小、 方向，以此來分析計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可能變化. 2.因彈簧（尤其是軟質(zhì)彈簧）其形變發(fā)生改變過程需要一段時(shí)間，在瞬間內(nèi)形變量可以認(rèn)為 不變.因此，在分析瞬時(shí)變化時(shí)，可以認(rèn)為彈力大小不變，即彈簧的彈力不突變. 3.在求彈簧

壓力彈簧的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，除彈簧尺寸外，更需要計(jì)算出最大負(fù)荷及變位尺寸的負(fù)荷； 彈簧常數(shù)：以k表示，當(dāng)彈簧被壓縮時(shí)，每增加1mm距離的負(fù)荷(kgf/mm)； 彈簧常數(shù)公式（單位：kgf/mm）：k=(g×ｄ４)／（８×ｄｍ３×ｎｃ） g=線材的鋼性模數(shù)：琴鋼絲g=8000；不銹鋼絲g=7300；磷青銅線g=4500；黃銅線g=3500 d=線徑 do=od=外徑 di=id=內(nèi)徑 dm=md=中徑=do-d n=總?cè)?shù) nc=有效圈數(shù)=n-2 彈簧常數(shù)計(jì)算范例:線徑=2.0mm,外徑=22mm,總?cè)?shù)=5.5圈,鋼絲材質(zhì)=琴鋼絲 k=(g×ｄ４)／（８×ｄｍ３×ｎｃ）＝（８０００×２４）／（８×２０３×３．５）＝０．５７１ｋｇｆ／ｍｍ 拉力彈簧 拉力彈簧的k值與壓力彈簧的計(jì)算公式相同。 拉力彈簧的初張力：初張力等于適足拉開互相緊貼的彈簧

機(jī)罩重量(kg)g25 重心到回轉(zhuǎn)中心的距離(mm)l250 氣彈簧桿臂伸展時(shí)有效力臂(mm)b321 氣彈簧數(shù)量n2 安全系數(shù)(一般取k=1.1)k1.25 氣彈簧最小伸展力(n)f119.2562305 氣彈簧支撐力計(jì)算

彈簧墊圈彈簧墊圈

根據(jù)彈簧的需求如何選擇彈簧的材料 彈簧材料的選擇，應(yīng)根據(jù)彈簧承受載荷的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、 使用壽命、對導(dǎo)電導(dǎo)磁的要求、工藝性能、材料來源和價(jià)格等因素確定。在確定材料截面形 狀和尺寸時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用國家標(biāo)準(zhǔn)和部 彈簧材料的選擇，應(yīng)根據(jù)彈簧承受載荷的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、 使用壽命、對導(dǎo)電導(dǎo)磁的要求、工藝性能、材料來源和價(jià)格等因素確定。 在高溫下工作的彈簧材料，要求強(qiáng)度有較好的熱穩(wěn)定性、抗松弛或蠕變能力、抗氧化能力、 耐一定介質(zhì)腐蝕能力。 彈簧的工作溫度升高，彈簧材料的彈性模量下降，導(dǎo)致剛度下降，承載能力變小。因此，在 高溫下工作的彈簧必須了解彈性模量的變化率（值），計(jì)算彈簧承載能力下降對使用性能的 影響。按照gb1239規(guī)定，普通螺旋彈簧工作溫度超過60℃時(shí)，應(yīng)對切變模量進(jìn)行修正， 其公式為：gt=kt

球閥>>彈簧球閥>>彈簧球閥 產(chǎn)品名稱：彈簧球閥 產(chǎn)品型號(hào)：htq11f 產(chǎn)品口徑：dn15-20 產(chǎn)品壓力：0.6~6.4mpa 產(chǎn)品材質(zhì)：鑄鋼、不銹鋼、合金鋼等 產(chǎn)品概括： 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn)gb、機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)jb、化工標(biāo)準(zhǔn) hg、美標(biāo)api、ansi、德標(biāo)din、日本jis、jpi、 英標(biāo)bs生產(chǎn)。閥體材質(zhì)：銅、鑄鐵、鑄鋼、碳鋼、 wcb、wc6、wc9、20#、25#、鍛鋼、a105、f11、 f22、不銹鋼、304、304l、316、316l、鉻鉬鋼、 低溫鋼、鈦合金鋼等。工作壓力1.0mpa-50.0mpa。 工作溫度：-196℃-650℃。連接方式：內(nèi)螺紋、外螺 紋、法蘭、焊接、對焊、承插焊、卡套、卡箍。驅(qū) 動(dòng)方式：手動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)。 產(chǎn)品詳細(xì)信息 彈簧球閥尺寸圖： 球閥系列價(jià)格 供用戶或設(shè)計(jì)院工程項(xiàng)目做預(yù)算 球閥q41f-

地彈簧 地彈簧是一種液壓式的閉門器，只不過其壓緊彈簧的裝置是蝸輪而不是齒輪齒條。 因?yàn)槲佪喛梢哉聪蛐D(zhuǎn)，所以地彈簧可以用于雙向開啟的門，而閉門器則只能用于單 向開啟的門。地彈簧的技術(shù)關(guān)鍵是主軸下部的承重座，它決定著地彈簧的承重等級(jí)。因?yàn)橛?于雙向開門的地彈簧要承載門體的重量，比較閉門器而言，門體的重量對地彈簧的選擇起決 定性作用。在實(shí)際應(yīng)用中，門扇重量一般都不會(huì)超，所以門寬和風(fēng)壓對地彈簧型號(hào)的選擇就 是首選因素。另外還要注意縱橫比，即高度和寬度的比例，如果太不成比例，門扇也是無法 正常使用的。 從制作的角度看，地彈簧的蝸輪結(jié)構(gòu)使彈簧的壓縮程度比齒輪齒條傳動(dòng)的閉門器小，地 彈簧關(guān)門的力臂也短，所以地彈簧的質(zhì)量對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工精度的依賴性更高。另外，由于 雙向開門的門扇沿門扇平面對地彈簧有很大的作用力，所以低檔地彈簧的使用壽命與高檔地 彈簧的差距會(huì)很大。 地彈

動(dòng)量守恒(二)——彈簧連接體模型 1、在如圖所示的裝置中，木塊b與水平面間的接觸面是光滑的，子彈a沿水平方向向射入木 塊后并留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短?，F(xiàn)將木塊、彈簧、子彈合在一起作為研究對象，則此 系統(tǒng)在從子彈開始射入到彈簧壓縮到最短的過程中[??] a．動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒? b．動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒? c．動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒? d．動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒 2、如圖所示放在光滑水平桌面上的a、b木塊中部夾一被壓縮的彈簧,當(dāng)彈簧被放開時(shí),它 們各自在桌面上滑行一段距離后,飛離桌面落在地上.a的落地點(diǎn)與桌邊水平距離0.5米,b 的落點(diǎn)距桌邊1米，那么 a．a(chǎn)、b離開彈簧時(shí)速度比為1：2??????? b．a(chǎn)、b質(zhì)量比為2：1 c．未離彈簧時(shí)，a、b所受沖量比為1：2? d.未離彈簧時(shí)，a、b

在總結(jié)大量已有研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合填充墻的破壞特點(diǎn),提出了一種考慮填充墻作用影響的簡化的框架結(jié)構(gòu)有限元分析模型,該模型可以分別模擬墻體無洞口和有洞口的情況。通過進(jìn)行精細(xì)有限元分析,給出了模型中關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算公式;考慮墻體開洞影響,給出了折減系數(shù)的計(jì)算方法。最后,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果對計(jì)算模型及參數(shù)的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 彈簧類專題 在中學(xué)階段，凡涉及的彈簧都不考慮其質(zhì)量，稱之為“輕彈簧”，是一種常見的理想化物理模型。在 《考試說明》中涉及它的知識(shí)點(diǎn)有： ①形變和彈力，胡克定律(該知識(shí)點(diǎn)為b級(jí)要求)； ②彈性勢能(a級(jí)要求)、彈簧振子等 借助于彈簧問題，能將整個(gè)力學(xué)知識(shí)和方法有機(jī)地結(jié)合起來、系統(tǒng)起來，因此彈簧問題是高考命題的 熱點(diǎn)，歷年全國以及各地的高考命題中以彈簧為情景的選擇題、計(jì)算題等經(jīng)常出現(xiàn)，很好的考察了學(xué)生對 靜力學(xué)問題、動(dòng)力學(xué)問題、能量守恒問題、振動(dòng)問題、功能關(guān)系問題等知識(shí)點(diǎn)的理解，考察了對于一些重 要方法和思想的運(yùn)用。 一、輕質(zhì)彈簧的一些特性 性質(zhì)1、輕彈簧在力的作用下無論是平衡狀態(tài)還是加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，各個(gè)部分受到的力大小是相同的。 其伸長量等于彈簧任意位置受到的力和勁度系數(shù)的比值。 1、如圖所示，四個(gè)完全相同的彈簧都處于水平位置，它們的右端受到大小皆為f的拉力作用，而左

地彈簧是佛山市南海鹽步橫江致城移印設(shè)備經(jīng)營部新開發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目。符合國際標(biāo)準(zhǔn),所有地彈簧均超過50萬次開關(guān)測試,符合安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)置減壓閥,防止因處外來強(qiáng)壓或強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)下

針對任意單元形狀和材料參數(shù),通過引入附加節(jié)點(diǎn)和附加彈簧建立了一種三角形彈簧質(zhì)點(diǎn)模型.首先給出彈簧剛度參數(shù)及附加節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的解析公式,以實(shí)現(xiàn)有限元模型和彈簧質(zhì)點(diǎn)模型三角形單元?jiǎng)偠染仃嚨木_相等;然后考慮彈簧質(zhì)點(diǎn)模型中可能出現(xiàn)的負(fù)剛度彈簧,進(jìn)一步完善了彈簧質(zhì)點(diǎn)模型形變計(jì)算方法.基于平面柔性體的數(shù)值模擬結(jié)果表明,文中提出的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型和形變計(jì)算方法精度好、效率高,且更具通用性.

翻開歷年全國各省市高考物理試卷,彈簧類模型出現(xiàn)頻率之高讓人震驚.雖然大綱對胡克定律要求并不是很高,但是彈簧類模型能涉及力和加速度、功和能、沖量和動(dòng)量甚至簡諧運(yùn)動(dòng)等多個(gè)物理概念和規(guī)律.學(xué)生往往對彈力大小和方向的變化過程缺乏清晰的分析,不能建立與之相關(guān)的物理模型和進(jìn)行分門別類,導(dǎo)致解題思路不清、效率低下,錯(cuò)誤率較高.

輕質(zhì)彈簧（不計(jì)質(zhì)量）是一種理想化的模型。由于其力學(xué)特征、能量特征，空間性、對稱性、漸變性等方面的顯著特點(diǎn)，使其成為考查分析能力、推理能力、判斷能力的重要工具。而與彈簧有關(guān)的試題也成為各地歷年高考中的熱點(diǎn)。

彈簧類題目是高考中出現(xiàn)盎多的模型之一，在填空、實(shí)驗(yàn)、解答題中都經(jīng)常出現(xiàn)，考查范圍很廣，筆暑經(jīng)過總結(jié)，現(xiàn)分類歸納如下，僅供學(xué)習(xí)者參考．

彈簧振子模型是一個(gè)理想化模型，也是教學(xué)中的難點(diǎn)。本文結(jié)合若干例題對彈簧振子的成立條件、受力特征、運(yùn)動(dòng)特征、能量特征進(jìn)行了討論。