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1、第刁卷第期中国有色金属学报年月力流法及其在机械设计中的应用陈贻伍中南工业大学机械系,长沙摘要提出了力流和力流法的概念,并对其进行了定义。对力流法则、力流三要素、力流类型和性质等作了较详尽的论述,并通过几个简单的机械设备和装置来说明力流法在机械工程设计上的应用力流法是对机械系统进行力学行为分析和机械结构设计与分析的一种非常有效的方法。力源力力流力流法关键词力流就是力在传递过程中的轨迹。机械系制时,就有两个力源。此时,系统处于两个力,。统中力的传递是通过系统中各个相关零部件的源的共同作用下有两个力和力流在流动,,相互接触面来进行的力的传递方向即力流的
2、在机械系统中力流可分两种类型一是流动方向。力流法是指在一受载的机械系统封闭型力流,也称闭环力流二是非封闭型力,。,。,中力流流动的法则或规律其内容包括流又称开环力流闭环力流中的力只是在力在受载机械系统中的传递方式,是该闭环系统中循环流动,如不计力流在流动过,,通过该系统中各个相关零部件的相互接触面来程中的损耗则不流向该闭环系统之外其性,。力流必然进行的对于传力零件或构件是质是属系统中的内力性质例如一种齿轮试验,,。从其某一接触面处传入而从另一接触面处传装置就是利用闭环力流进行设计和工作的,。,,出力流在该零件体内不会突然消失当轧钢机轧制时其工作机座就轧制力而力在受
3、载机械系统中的传递路线,遵言,也是一闭环力流。开环力流中的力,在流循传递路径最短的规律。过该开环系统后,最终将流出该系统而流入大力在受载机械系统中的传递方向,是地,由地球来承受该力。如前述桥式起重机起,,从被动件指向主动件。吊荷重时其力流就属开环力流荷重力从吊、。,力流法的三大要素是力源力和力流具与吊钩的联接处流入起重机系统在流过该,,,,任何一个机械系统当其处于工作状态时系系统后从大车轨道流出系统传给厂房柱子统中必然有力源、力和力流。如桥式起重机作基础而进入大地。,在对机械系统进行力分析和机械结构分析业时吊钩上的荷重就是该受力系统中的力,,。源由该力源所产生的力和力流就会在
4、起重机时力流法是一种行之有效的简便方法利用系统中流动。显然,力源是指力产生或发源的力流法可以定性分析受载的机械系统中,力从,,地方某一实体而不是通常我们所说的系统力源处出发将在系统中沿什么样的路径流,。、中的原动机。机械系统中,力源可以有两个以动即力流轨迹其中哪些零部件没有力流上。如预应力轧机,当其尚未轧制时,工作机流过,表明它们是不受力的哪些有力流通,。,座系统中只有一个预应力力源而当其进行轧过表明它们是受力的根据力流的疏密可一日收稿日期年月第卷第期陈贻伍力流法及其在机械设计中的应用。,。以判断受力零件的哪些部位为高应力区而形成固半联轴器和之后就
5、成为一个承载装置应力集中。就是说,力流法可以对系统中每个其力流,显而易见,为一闭环力流。根据闭环、。,力,。零部件的力学行为进行定性分析此外力流的性质该力为一内力系统中的扭矩就,,流法还可对机械设计进行结构分析进而对机是由被平衡的内力所产生的它可以使齿轮对械结构设计方案进行优化筛选。所传递的啮合功率,超过驱动该系统运转的原下面举几个简单例子来说明力流法在机械动机所消耗的功率若干倍。设计中的应用。根据力流法则第、条,很容易定性分析,出普通螺母螺纹牙载荷分布的不均匀性如图所示。由图中力流线简称力线的疏密可看,出螺母各圈螺纹牙受载随螺纹圈数从下向上递增而递减。螺母的第一圈螺纹牙
6、为力流最先,,、流入处传力路线最短力线最密载荷和应力最大。随着圈数上移,距离力流最先进入处,,。加大传力路径加长受力逐渐减小气‘图才起升机构图普通螺母螺纹牙载荷分布,图为一起升机构作用于吊钩上的荷重,。为该机构的力源其力流为开环力流利用,、力流法分析得出不论吊钩起升下降或停,止减速器中各齿轮的轮齿承载齿面是不变,。的即各齿轮对是以单齿面方式工作的这是因为力源的作用位置和方向不随吊钩三种不同,,状态而改变因此力流方向和路线不会改变。图是利用闭环力流性质设计的一齿轮试,,,验装置它是由一一的相同齿轮对、和中间轴和联轴器等组成的一封闭机图齿轮试验装置、
7、。,构为了对该系统加载在紧固半联轴器和。一联轴器一中间轴、、、、,之前一起一齿轮一半联轴器保持齿轮与半联轴器固定不,。而仅对半联轴器施加顺时针方向的扭图转为一直线式浇铸机结构示意图电动矩。这时,主要依靠轴的扭转弹性变形,半联机通过传动装置图中未示出带动主动轴转轴器相对于半联轴器转过一定角度。在紧动,两主动链轮和分别用键与轴相联中国有色金属学报年月,理的力流它符合按力流最短路径法则进行机械结构设计以充分有效
