理论力学 马桶的力学分析

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1、理论力学论文马桶的力学分析学号：3051211132班级：土木0505姓名：朱红飞马桶，是我们日常生活所不可或缺的。当刘德华的歌红遍大江南北，他的那句歌词“每一个马桶都是英雄”也深入每一个人的心中。说他是英雄，其实一点儿也不为过。当人们高赞梅兰竹菊的高洁，却忽视了这位每天为我们默默忍受的马桶兄。说他是我们最忠实的奴仆，还不如说他是我们最贴心的朋友。下面就让我们来认识一下他吧。或许在有些人看来，马桶不就是那么一个玩意嘛，有什么好讲的。其实不然，他包含了很多力学方面得知识，涉及力矩平衡、阿基米德定律、伯努力定律等等，跟运动学和静力学都有关。在

2、这里，为了分析的方便，我将其模型、受力分析简化了，考虑理想状态下即忽略了摩擦力和一些力（杆的重力），将运动过程也都理想化，这样有助于我们更好的了解马桶的内部结构和其构造原理。分析不当的地方还请多多指教。马桶能调节水位主要是浮球的检测机构的作用，朱红飞第4页2021-10-22理论力学论文漂浮在水面上的浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机构

3、”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程为：①“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作；②位移开关控制电机的转动；③电机驱动水阀门。简化模型：图（1）出水阀及其连杆当抽水马桶不工作时，出水阀由于受到水的压力和阀门自身重力，堵住了出水口。工作时，在拉力F作用下水阀发生位移。下面是出水阀及其连杆，其受力分析图（1）如下：移动微小位移，我们可以近似认为杆绕中心运动，假设杆长，此时出水阀受到重力，水压力和图（2）进水阀和浮球和拉力F的作用计算可得，撤去F后，出水阀因重力原因又会落回到出水口。朱红飞第4页2021-10-22理论

4、力学论文进水阀和浮球的模型，受力如图（2）：出水阀受到重力，水压小球重力，小球浮力,弹簧力为拉力，凭弹簧的拉力，拉上了进水阀，当排水时，浮球会下落，到一定得水位时，开始变小，破坏了力距平衡，进水阀打开，开始进水，浮球又会上升，变大，直到一定水位，此时弹簧的力为压力，浮球的是变化的，要计算可以试验测得，杆微小移动可以认为杆绕中心转动，受力图（3）：图（3）进水阀和浮球浮球还可以计算一下出水口的水的流速，水箱水高为，运用伯努力方程得朱红飞第4页2021-10-22理论力学论文其实一个表面看似简单的东西，都是有其自身的复杂性。理论力学让我们多了

5、一样去认识生活，解开事物神秘面纱的工具。也让我们学会了如何去思考和分析，将事物联系起来。这样的例子生活中还有很多。只要我们留心观察，其实可以发现很多。科学往往蕴藏在日常生活的点点滴滴中。或许生活本生就是科学吧。朱红飞第4页2021-10-22