座椅的力学设计靠椅设计(final)

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1、坐椅的力学原理环11鲁颐琼010309环11陈珊010315环12王垚010344环12梁熹010367环11赵晨曦0103144949序椅子是日常生活中非常常见的。随着时代的改变，椅子的材料和式样也有了许多变化。不但外观趋向于简洁、新颖、人性化，材料更是千差万别。但人们首先注重的必然是其耐用、经济的程度。由此，椅子的各部分受力分析充分体现了工程力学中的基本概念和原理。于是我们组查阅了一些椅子设计大赛的作品，挑选了两把较实用新颖的椅子，并根据它们的受力分析，综合其优缺点，自己设计了一把合金钢管椅。目录：靠椅一受力分析及讨论…………………………3靠椅二受力分析及讨论……………………

2、……15靠椅的设计…………………………26小结…………………………4649靠椅一受力分析及讨论A：侧面图侧面是平面问题，将其转化如下：a）人坐在椅子上时，椅子受力如下图所示：49b）椅子和人共同受力如图：c）椅子分段如下：OA、AB、BC、CD段细分如下：A点，由两直段与一弯曲段组成B点，同A一样，49C点，外力计算与讨论：1，先计算椅子在承受人压力时所受地面支持力，假设人，椅中心延长线在距底部左支点S处，各参数如图：①人坐在椅子上时，椅子底部所受地面支持力49即：①计算人与椅子的相互作用FcFbG人的受力如下：得到假设靠背与座位均是全接触，即作用长度为b、c，且靠背假定背部底端

3、与椅子为分离的临界状态，即，由此可得出③关于外力的讨论与结论：49人与椅子所受重力G，其中椅子重力在此忽略不计，椅子所受外力简化如下，当在l右端为0时，此时整个人椅系统是一个平衡的临界状态，即即将后仰起来。如果G是一定的，那么可由此求出的一个最小值，即当时，可见，底部最短长度与重心位置S成了3倍关系，当然这是将整个系统简化为理想状态后得到的一个近似的制约关系，但这一点时设计椅子时的必要步骤。★内力分析讨论对于此椅子，若几个连接处均成直角连接，则在角上，理论应力为无穷大，所以将连接处设计为圆弧相连最为合理，对于材料的选择会有较大的空间。所以在几个连接处，会出现危险面/点，现将内力分

4、布分析如下：①轴力●OA段约直段处不受轴力，即轴力为0，而A处的弯弧段开始受轴力，如下图分析：49即●AB直段上，轴力保持的最大值而倒了B处的弧段时，受力有两部分：一部分与靠背OA上的外力平衡，另一部分与AB上外力平衡，如下图：其中●BC直段上仍保持着的轴力●而在C处，其受力与上类似49分析轴力：由于有边界点，所以只要分析三个连接处的轴力即可A处B处C处三处最大轴力分别为处（这是因为椅子）即三个危险面：49如红线所截①剪力OA段剪力为：在弯弧A处，剪力逐渐变小到AB直段的左端减至0。如图所示：49在AB直段上，剪力随长度变化为如上分析，在B弯弧段的剪力随角度变化为：在BC直段上剪

5、力为在C弯弧上剪力为在CD直段处剪力与底杆长度关系为①弯矩49OA直段弯矩AB直段弯矩BC直段弯矩为计算方便，DC段分析以D为起点，则截面上弯矩为还有三个连接处的弧段上的弯矩A处：由于弯弧的曲率半径很小，故各处对于圆弧上的弯矩与对AB直段最左端相差无多，故可近似为时，同理，B、C处弯矩分别近似为BC段直段最上端与CD直段最右端49其轴力图、剪力图、弯矩图如下：轴力图：剪力图：弯矩图：49分析和结论：由以上的分析可以确定其危险面，本椅是木质材料制成，截面均匀，故应力分布的危险截面与其内力分布一致，故不再讨论。49靠椅二受力分析及讨论A侧面图将其受力情况简化如下：椅子分段如下：OA、

6、BC、DE、BO、AD以下各点均由两直段与一弧段组成：49★外力计算和分析设①对人椅系统，椅子所受地面支持力等于人的重力解得：因此：FN②分析椅子受力，如右图所示F1F249假设靠背裕做为均为全接触，即作用长度为，，且且设靠背底部与刚好分离，呈临界状态，即有：所以则可得①外力的讨论与结论G为人椅共同所受重力忽略不计椅所受外力简化如下：49当在O端为0时，即椅子出于一个刚好要网后翻的临界状态，，G为一定的，得出l的最小值：★内力计算与讨论对于此椅，若几个连接处军成直角连接，则理论上，角上的应力无穷大，所以把连接处设计为圆弧最为合理。所以在几个连接回出现危险面/点，现将内力分布分析如

7、下：①轴力●D处的弧段开始受轴力，D处弧段受力与靠背受力平衡DA直段上轴力保持的最大值49●A处弧段受力与靠背受力平衡OA直段上轴力保持：lO处弧段受力与座垫受力平衡：OB直段上轴力保持lB处弧段受力与座垫受力平衡49BC直段上轴力为0只需分析四个连接处的轴力D处：A处：O处：B处：各危险面如下图所示：（红线标出）49②剪力DE段：D弧段上的剪力，如图所示有49其他弧段上的剪力分析同上，结果为：DA直段上：OA直段上：且OB直段上：BC直段上：所以：③弯矩DE直段上：DA直段上：