扭转弹簧受力分析图_扭转弹簧受力分析

1.弹力物理教案

2.杆的弹力方向怎么判断

3.刚度的结构刚度计算公式

不断学习了解，纲举目张就行了：

振动力学的研究内容

1系统、激励与响应

工程中称振动问题研究的对象为系统，它可以是一个零部件、一台机器或者一个完整的工程结构等等；称外界激振力等因素为激励或输入；称作用于系统

后使之产生的振动为响应或输出。　根据以上概念，振动力学研究的工程振动可以分为三类：

第一类，已知激励和系统，求响应。

可以称这类问题为系统动力响应分析。这是工程中最基本和最常见的问题，其主要任务在于验算结构，产品等在工作时的动力响应(如变形、位移、应力等)是否满足预定的安全要求和其它要求。在产品设计阶段，对具体设计方案进行动力响应验算，若不合要求再作修改，直到达到要求而最终确定设计方案，这一过程就是所谓振动设计。就上述框图的流向面言，动力响应问题属于由因求果的正问题，这也是振动力学最主要的内容。

第二类，已知激励和响应，求系统。

可以称这类问题为系统识别。这里所谓求系统，主要是指获得对于系统的物理参数(如质量、刚度及阻尼系数等)和系统关于振动的固有特性(如固有频率、主振型等)的认识。实际上处理这类问题时，待求的。系统实物是现实存在着的，由于种种原因，难以用分析的方法完善地建立力学模型和掌握它的振动固有特性。　这时就把实际存在的系统仍然作为未被认识的“黑箱”或未被完全认识的“灰箱。，通过对它进行振动试验，记录输入输出数据并作数据处理，反过来求出系统的有关参数和特性。系统识别以估计物理参数为任务的叫做物理参数识别，以估计系统振动固有特性为任务的叫做横态参数识别或试验横态分析。系统识别是振动的第一种逆问题，振动力学是它的基础理论和依据。

第三类，已知系统和响应，求激励。

可以称这类问题为环境预测。例如为了避免产品在公路运输中损坏，需要通过实地行车记录汽车振动或产品振动，以估计运输过程是怎样一种振动环境，运输过程对于产品是怎样一种激励，这样才能有根据地为产品设计叮靠而有效的减震包装。由于这类物理环境大都是因时因地而异的，各次试验结果在表观上辑不相同，所以环境预测问题除了以振动力学为理论基础之外，一般还要利用随机过程和数理统计方面的知识。环境预测是振动的第二种逆问题。　比较复杂的工程振动问题可能同时包含着正、逆两种性质的问题。由于近几十年内高速数字计算机的出现和计算软件、现代振动测试方法的迅速发展，才使得复杂振动问题的理论分析及实验研究成为可能。2连续系统与离散系统

与力学的其它分支学科相同，振动力学也需借助力学模型进行研究。模型中的振动系统可以分为两大类：连续系统与离散系统。实际工程结构的物理参数，例如板壳、梁、轴等的质量及弹性，一般是连续分布的，保持这种特点抽象出的模型中的系统称为连续系统或分布参数系统。绝大多数场合中，为了能够分析或者便于分析，需要通过适当的准则将分布参数凝缩成有限个离散的参数，这样便得到离散系统。　由于所具有的自由度数曰上的区别，连续系统又称为无限自由度系统，离散系统则称为多自由度系统，它的最简单情况是单自由度系统。所谓一个系统的自由度数，是指完全描述该系统一切部位在任何瞬时的位置并需要的独立坐标的数目。　分析连续系统及离散系统的振动的数学工具有所不同，前者借助于偏微分方程．后音借助于常微分方程。　离散系统中的一种典型是由有限个惯性元件、弹性元件及阻尼元件等组成的系统，这类系统又称为集中参敛系统。其中，惯性元件是对系统的惯性的抽象，表现为仅计及质量的质点或者仅计及转动惯量和质量的刚体，弹性元件是对系统的弹性的抽象，表现为不计质量的弹簧、扭转弹簧或者仅具有某种刚度(如抗弯刚度、抗扭刚度等)但不具有质量的梁段、轴段等，阻尼元件既不具有惯性，也不具有弹性，它是列系统中的阻尼因素或有意识施加的阻尼器件的抽象，通常表示为阻尼缓冲器。阻尼元件是一种耗能元件，主要以热能形式消耗着振动过程中的机械能，这与惯性元仆能贮存动能、弹性元件能贮存弹性势能在性覆上完全不同。编辑本段3其他

按运动微分方程的形式分类

线性振动——描述其运动的方程为线性微分方程，相应的系统称为线性系统。线性振动的一个重要特性是线性叠加原理成立。　非线性振动——描述其运动的方程为非线性微分方程，相应的系统称为非线性系统。对于非线性振动，线性叠加原理不再成立。

按激励的有无和性质分类

固有振动——无激励时系统所有可能的运动的集舍。固有振动不是现实的振动，它仪反映系统关于振动的固有属性。　自由振动——激励消失后系统所作的振动。这是现实的振动。　强迫振动——系统在外界激励下所作的振动。　随机振动——系统在非确定性的随机激励下所作的振动。行驶在公路上的汽车的振动就是随机振动的典型例子。另外，物理参数恩有随机性质的系统发生的振动也属于随机振动。　自激振动——系统受到由其自身运动诱发出来的激励作用而产生和维持的振动。一般说来，这时系统包含有补充能量的能源。演奏捉琴所发出的乐声，就是琴弦作自激振动所致。车床切削加工时在某种切削用量下所发生的激烈的高频振动，架空电缆在风作用下所发生的与风向垂直的上下振动以及飞机机翼的颤振等，　都属于自激振动。　参数振动——激励园素以系统本身的参数随时问变化的形式出现的振动。秋千在初始小摆角下被越荡越高就是参数振动的一例。在这里秋千受到的激励以摆长随时间变化的形式出现，而摆长的变化由人体的下蹲及站直造成。一根装有重盘的矩形轴旋转时，由轴的截面惯性矩随时间变化而引起的振动，也是参数振动的例子。

弹力物理教案

我们都知道压缩弹簧就是承受压力的螺旋弹簧，它一般用料的截面基本都是圆形。压缩弹簧一直广泛用于我们的生活，不管是一些大型的设备或者小型的设备，都基本用上了压缩弹簧。那么知道一些关于压缩弹簧计算的知识，是不是对于我们的生活有着许多的便利了。因为圆形弹簧使用较多，所以就简单为大家介绍一下关于圆形压缩弹簧计算的知识。下面和小兔一起去学习一下吧。

圆柱螺旋弹簧根据工作时受力不同又可分为:压缩弹簧,拉伸弹簧和扭转弹簧。此次扫盲我们只介绍圆柱螺旋弹簧。

　　圆柱螺旋压缩弹簧各部分名称及尺寸关系

　　此图为圆柱螺旋压缩弹簧各部分尺寸,图中尺寸的意义如下

1.?簧丝直径d?弹簧的钢丝直径(俗称线径或线径)

2.?弹簧外径D?弹簧的最大直径(俗称大径,也有的公司用OD来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)?3.?弹簧内径D1弹簧的最小直径(俗称小径,也有的公司用ID来表示内径,知道就好,不要学这种坏习惯)

4.?弹簧中径D2弹簧的平均直径(俗称中心径,也有的公司用Dcen来表示外径,知道就好,不要学这种坏习惯)?5.?节距t?除两端支撑圈外,弹簧上相邻两圈在相对应两之间的轴向距离?6.?弹簧圈数?弹簧圈数共有三种,即有效圈数n,支撑圈n2,和总圈数n1.?7.?自由高度H0?弹簧在不受外力时的高度(或长度)，H0=nt+(n2-0.5)d

当然弹簧的参数远远不只这些，像一些疲劳特性计算,有效寿命的计算,?载荷与变形屈服曲线,弹簧刚度有限元分析等,在扫盲班中就不做解释了,放在后面提高班中再介绍。

接下来简单介绍一下弹簧的加工艺:

我们常用碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等材料来制作弹簧。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。

我们回到正题,讨论一下此次扫盲题的分析及计算:?首先我们要搞清楚弹簧的刚度计算公式~?弹簧刚度值我们用K来表示,单位是N/mm2

K=G*d^4/8*d2^3*n?其中G是指材料的切变模量(俗称弹性系数),此数据一般可通过查表获得,也可以要求供应厂商提供材料物性表获得.常见的像SUS631,SUS316,SUS304,SUS302等为70000N/mm2?弹簧刚,65Mn等等约为80000N/mm2~

求得K值后后，我们还需获得弹簧的作用长度L值，此长度由我们设计者来设计确定。

作用长度指弹簧的预压长度+作用行程长度之和?如一个弹簧由10压缩至6,那么它的作用长度则为4.如果还有预压高度，也要一并算入作用长度。?最后弹簧作用力P值为：P=K*L

具体的计算过程小兔就不多讲了，毕竟大家都不是小学生了，?而所有制造压缩弹簧中，只要没有严格的标准，只要是符舍设计要求的制造都是可行的。我们可以随意改变弹簧线径，有效圈数，自由高度，内径等参数来调整弹簧作用力。但是对于一些严格要求的设备就不行了。?好了，所有的介绍就到这里了，希望可以帮助大家，让大家收获一份知识。

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杆的弹力方向怎么判断

　作为一位杰出的老师，往往需要进行教案编写工作，借助教案可以恰当地选择和运用教学方法，调动学生学习的积极性。我们该怎么去写教案呢？以下是我为大家整理的弹力物理教案，希望能够帮助到大家。

弹力物理教案1

　[教学目标] ⑴知道弹力是怎样产生的；⑵掌握弹力产生的条件和弹力三要素；⑶知道胡克定律及实际运用所适用的条件，物理教案－弹 力。

　[课 时] 1课时

　[教学方法] 实验法、讲解法

　[教学用具] 钢尺、弹簧、重物（钩码）等

　[教学过程]

　一、复习提问

　1、重力是怎样产生的？其方向如何？

　2、复习初中内容：形变；弹性形变。

　二、新课教学

　由复习过渡到新课，并演示说明（板书）

　（一）形变

　（1）形变

　（2）弹性形变

　演示图示1中的实验，请同学们注意仔细观察并回答下列问题。

　①重物受哪些力？（重力、支持力。这二力平衡。）

　②支持力是谁加给重物的？（钢尺）

　③钢尺为什麽能对重物产生支持力？（钢尺发生了弹性形变）

　由此引出：

　（二）弹力

　（1）弹力：发生弹性形变的物体，会对跟它直接接触的物体产生力的作用。这种力就叫弹力。

　就上述实验继续提问：④由此可见，支持力是一种什麽样的力？

　⑤重物放在钢尺上，钢尺就弯曲，为什麽？（重物在重力作用下与钢尺直接接触，从而发生微小形变，对钢尺产生了向下的弹力即压力，物理教案《物理教案－弹 力》。）

　可见，压力支持力都是弹力。并进一步分析得出：

　（2）弹力产生的条件：物体直接接触并发生弹性形变。

　（3）弹力的方向

　提问：课本放在桌子上。书给桌子的压力和桌子对书的支持力属什麽样性质的力？其受力物体、施力物体各是什麽？方向如何？

　与学生讨论，然后总结。

　①压力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体（被压物体）。

　②支持力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体（被支持物体）。

　提问：电灯对电线产生的拉力和电线对电灯产生的拉力属什麽样性质的力？

　其受力物体、施力物体各是什麽？方向如何？

　分析讨论，总结。

　③绳的拉力是绳对所拉物体的弹力，方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。

　（三）胡克定律

　弹力的大小与形变有关，同一物体，形变越大，弹力越大。弹簧的弹力，与 形变的关系为：

　在弹性限度内，弹力的大小f跟弹簧的伸长（或缩短）的长度x成正比，即：f＝kx。式中k叫弹簧的倔强系数，单位：N／m。它由弹簧本身所决定。不同弹簧的倔强系数一般不相同。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫胡克定律。 胡克定律的适用条件：只适用于伸长或压缩形变。

　三、小结

　四、学生练习：阅读课文。

　五、布置作业：（1）（3）（5）与学生一起讨论。作业本上写（2）（4）。

弹力物理教案2

　一、教学目标

　（一）知识与技能

　1．了解弹力及弹力产生的条件。

　2．了解弹簧测力计测量力的原理。

　3．会正确使用测力计测量力的大小。

　（二）过程与方法

　1．通过观察和实验，了解弹力产生的原因，了解生活中常见的弹力。

　2．通过实验，探究并验证弹簧的伸长与拉力的关系。

　3．经历使用弹簧测力计的过程，学会弹簧测力计的使用方法。

　（三）情感态度与价值观

　1．对周围生活中弹力应用的实例有浓厚的兴趣，体会科学技术的价值。

　2．通过对弹簧测力计使用的探究，培养学生乐于探索日常用品中的科学道理的情感、培养学生探索新器件的能力。

　3．通过对弹簧测力计的制作，培养学生勤于动手的科学态度和严谨细致的科学作风。

　二、教学重难点

　与弹力有关的现象在日常生活中学生经常见到，弹簧伸长与外力的关系又是制作弹簧测力计的原理，会正确使用弹簧测力计测量力，是进一步学习重力、浮力、简单机械等知识的必备技能。对弹力的概念只要求了解它是怎样产生的，不必分析它的三要素，重点放在学会使用弹簧测力计测量力的大小，让学生边探索边思考边试着应用，为学生在今后的工作与生活中遇到新器材，需要探索其使用方法打下了重要的基础。

　三、教学策略

　通过前面学习，学生已经了解一些力的有关知识，知道了力的作用效果，以及力的作用是相互的`。学生对弹力的感性认识较多，生活中形形的弹簧随处可见，弹力的应用也很多，因此能很自然地通过实验或实例引入弹力的教学。教学中要注重对学生生活经验的挖掘，体现新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，使抽象的物理概念变成生动形象的认知对象，从而有效地降低了学习的难度，让学生在活动中，获得知识、提升能力。

　弹簧测力计制作原理、测量力的方法是本节课的重点和难点。通过探究影响弹力大小的因素，引导得出弹簧测力计的原理，从而自己制作弹簧测力计。对于弹簧测力计的使用方法及注意事项。可以引导学生阅读说明书、观察构造、练习使用、交流总结等多种学习方式，让学生始终处于学习的主体地位，培养他们的获取新知识的能力。

　四、教学准备

　多媒体课件、弹簧、弹簧测力计、橡皮筋、橡皮泥、钢尺、头发等。

弹力物理教案3

　 教学目标

　（一）知识与技能

　1。知道弹力产生的条件。

　2。知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中画出它们的方向。

　3。知道弹性形变越大弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比，即胡克定律。会用胡克定律解决有关问题。

　（二）过程与方法

　1。通过在实际问题中确定弹力方向的能力。

　2。自己动手进行设计实验和操作实验的能力。

　3。知道实验数据处理常用的方法，尝试使用图象法处理数据。

　（三）情感态度与价值观

　1。真实准确地记录实验数据，体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。

　2。在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣，培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。

　 教学重点

　1。弹力有无的判断和弹力方向的判断。

　2。弹力大小的计算。

　3。实验设计与操作。

　 教学难点

　弹力有无的判断及弹力方向的判断。

　 教学方法

　探究、讲授、讨论、练习

　 教学手段

　教具准备

　弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶（内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管）、演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等。

　 教学过程

　[新课导入]

　观看伊辛巴耶娃撑杆跳破世界纪录及运动员跳水的。

　撑杆跳高运动员要使用撑杆，跳水时要使用跳板，你能说明这样做的目的吗？由此引入新课

　师：那么，这又是个什么力呢？它是怎样产生的，它的大小、方向各如何？带着这些问题我们一起来探究有关弹力的有关知识。

　[新课教学]

　[实验演示]

　演示实验1：弹簧挂上钩码后伸长。

　演示实验2：泡沫塑料块受力而被压缩、弯曲与扭转。

　演示实验3：粉笔用力被折断。

　学生观察思考什么是形变

　给出形变的定义——物体形状或体积的变化叫做形变。

　刚才举的那些例子都很容易观察到，如果一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有？

　生1：没有。

　生2：可能发生了形变，但是由于形变量太小，所以肉眼观察不出来。

弹力物理教案4

　 教学目标

　 （一）知识与技能

　1．知道弹力产生的条件。

　2．知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中画出它们的方向。

　3．知道弹性形变越大弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比，即胡克定律．会用胡克定律解决有关问题。

　（二）过程与方法

　1．通过在实际问题中确定弹力方向的能力。

　2．自己动手进行设计实验和操作实验的能力。

　3．知道实验数据处理常用的方法，尝试使用图象法处理数据。

　（三）情感态度与价值观

　1．真实准确地记录实验数据，体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。

　2.在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中，感受学习物理的乐趣，培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。

　 教学重点

　1．弹力有无的判断和弹力方向的判断。

　2．弹力大小的计算。

　3．实验设计与操作。

　 教学难点

　弹力有无的判断及弹力方向的判断．

　 教学方法

　探究、讲授、讨论、练习

　 教学手段

　 教具准备

　弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶（内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管）、

　演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等．

弹力物理教案5

　 （一）、复习提问

　1、重力是的产生原因是什么？重力的方怎样？

　2、复习初中内容：形变；弹性形变．

　 （二）、新课教学

　由复习过渡到新课，并演示说明

　1、演示实验1：捏橡皮泥，用力拉压弹簧，用力弯动钢尺，它们的形状都发生了改变，教师 总结 形变的概念．

　形变：物体的形状或体积的变化叫做形变，形变的原因是物体受到了力的作用．针对橡皮泥形变之后形状改变 总结 出弹性形变的概念：能够恢复原来形状的形变叫做弹性形变．不能恢复原来形状的形变叫做塑性形变．

　2、将钩码悬挂在弹簧上，弹簧另一端固定，弹簧被拉长，提问：

　（1）钩码受哪些力？（重力、拉力、这二力平衡）

　（2）拉力是谁加给钩码的？（弹簧）

　（3）弹簧为什么对钩码产生拉力？（弹簧发生了弹性形变）

　由此引出弹力的概念：

　3、弹力：发生弹性形变的物体，会对跟它直接接触的物体产生力的作用．这种力就叫弹力．

　就上述实验继续提问：

　（1）弹力产生的条件：物体直接接触并发生弹性形变．

　（2）弹力的方向

　提问：课本放在桌子上．书给桌子的压力和桌子对书的支持力属于什么性质的力？其受力物体、施力物体各是什么？方向如何？

　与学生讨论，然后 总结 ：

　4、压力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体（被压物体）．

　5、支持力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体（被支持物体）．

　继续提问：电灯对电线产生的拉力和电线对电灯产生的拉力又是什么性质的力？

　其受力物体、施力物体各是谁？方向如何？

　分析讨论， 总结 ．

　6、绳的拉力是绳对所拉物体的弹力，方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向．

　7、胡克定律

　弹力的大小与形变有关，同一物体，形变越大，弹力越大．弹簧的弹力，与形变的关系为：

　在弹性限度内，弹力的大小为形变量的大小．

　 （三）、布置课后作业．第三节弹力这一教案

刚度的结构刚度计算公式

判断杆的弹力方向需要考虑杆的形状、材料和外力作用的方向。

杆的形状，杆的形状会对其弹力方向产生影响。当杆处于完全水平或垂直方向时，弹力的方向通常与杆的方向相同或相反。但如果杆存在倾斜或弯曲，弹力的方向可能会有偏差。杆的材料和弹性特性，杆的材料和弹性特性也会对弹力方向产生影响。

不同材料的弹性特性各异，有些杆可能会表现出弯曲和扭曲的特性，从而使弹力的方向有所改变。外力作用的方向，外力作用的方向是判断杆弹力方向的重要依据。通常，外力作用的方向会决定杆上产生的弹力方向。

根据牛顿第三定律，外力引起的弹力与外力的方向相反。需要注意的是，杆上的弹力分布是一个复杂的问题，会受到多种因素的影响。而如何精确地判断杆的弹力方向则需要具体问题具体分析，综合考虑上述因素，并结合力学原理进行推导分析。

力学中的杆的弹力分析

弹性模量，弹性模量是杆材料的一种物理量，描述了材料在拉伸或压缩时的弹性变形程度。不同材料的弹性模量不同，这也会影响杆的弹力分析。杆的弯曲和扭转，当杆受到作用力时，会出现弯曲和扭转的变形。这些变形会导致杆上出现弯曲力和扭矩，并影响杆的弹力分布。

杆的应力分布，杆上的应力分布是研究杆受力的关键。对于均匀截面的杆，应力呈线性分布，应力最大值出现在杆断面上的最外侧。除了杆，弹簧也是力学中重要的弹性体。在弹簧的设计和弹力分析中，也需要考虑弹簧的形状、材料和外力作用方向。弹簧的弹力分析涉及到胡克定律等弹簧力学的基本原理。

计算公式：k=P/δ，P是作用于结构的恒力，δ是由于力而产生的形变。刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。

在自然界，动物和植物都需要有足够的刚度以维持其外形。在工程上，有些机械、桥梁、建筑物、飞行器和舰船就因为结构刚度不够而出现失稳，或在流场中发生颤振等灾难故。因此在设计中，必须按规范要求确保结构有足够的刚度。

但对刚度的要求不是绝对的，例如，弹簧秤中弹簧的刚度就取决于被称物体的重量范围，而缆绳则要求在保证足够强度的基础上适当减小刚度。

扩展资料

构件变形常影响构件的工作，例如齿轮轴的过度变形会影响齿轮啮合状况，机床变形过大会降低加工精度等。影响刚度的因素是材料的弹性模量和结构形式，改变结构形式对刚度有显著影响。刚度计算是振动理论和结构稳定性分析的基础。

在质量不变的情况下，刚度大则固有频率高。静不定结构的应力分布与各部分的刚度比例有关。在断裂力学分析中，含裂纹构件的应力强度因子可根据柔度求得。

刚度测量有静态测量和动态测量两种测量法。静态测量方法是通过确定施加于弹挠性零上的力矩和转角（或力和位移）的大小，直接用胡克定律算出刚度系数K值，可得出扭矩一转角力-位移的特性曲线。

百度百科-刚度系数

百度百科-刚度