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標(biāo)題: 被一個(gè)實(shí)際問題轉(zhuǎn)化而成的物理模型難住了 [打印本頁]
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-8 21:21
標(biāo)題: 被一個(gè)實(shí)際問題轉(zhuǎn)化而成的物理模型難住了
工作上碰到了一個(gè)問題，我把它簡(jiǎn)化成了一個(gè)物理模型，如圖1，用一個(gè)力F，以一定速度去拍打桿子，本以為沒負(fù)載的齒輪組會(huì)將這個(gè)力釋放出去�？蓻]想到當(dāng)這個(gè)F很大，速度很快的時(shí)候，齒輪竟然斷裂了（實(shí)際的齒輪組更多），我思考了幾天，還是不知道怎么去受力分析，校核這個(gè)問題，網(wǎng)上也不好搜關(guān)鍵字，于是來社區(qū)問問大神。

由此我想到了另一種更為簡(jiǎn)單的情況，如圖2，可理解為一塊放在桌子上的磚，伸出來一些，當(dāng)我以一個(gè)力F去拍打它，速度較慢的時(shí)候，磚的另一頭自然會(huì)翹起，然后掉落下桌子。但是當(dāng)我這個(gè)力很大，速度很快的時(shí)候，磚就斷了，同樣，這該怎么校核呢？求幫助，謝謝了~

作者: okmeiyou    時(shí)間: 2021-7-8 21:49
所以說隔行如隔山，你的設(shè)計(jì)沒有考慮到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（慣性）問題，好像力量都被齒輪吃了。而且齒輪還有傳動(dòng)比，如果是反向施力，肯定齒輪掃斷都沒反應(yīng)。
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-8 22:04
|okmeiyou發(fā)表于 07-08 21:49所以說隔行如隔山，你的設(shè)計(jì)沒有考慮到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（慣性）問題，好像力量都被齒輪吃了。而且齒輪還有傳動(dòng)比，如果是反向施力，肯定齒輪掃斷都沒反應(yīng)。
確實(shí)跟慣性相關(guān)，這點(diǎn)我有想到，只是不知道用怎么樣的公式去描述
作者: sgxap666    時(shí)間: 2021-7-9 07:38
你這是增速了吧，反過來可能會(huì)好些
作者: 殺豬的爺們    時(shí)間: 2021-7-9 08:26
齒輪間的摩擦力
作者: Dreaming___snai    時(shí)間: 2021-7-9 08:31
這種屬于沖擊載荷，齒根部受力大很多
作者: 一個(gè)小學(xué)生呀    時(shí)間: 2021-7-9 08:36
本帖最后由 一個(gè)小學(xué)生呀 于 2021-7-9 08:47 編輯

給你講一下，你就會(huì)覺得很簡(jiǎn)單了！
如果你平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)滾珠絲杠選過型（和你這個(gè)問題實(shí)質(zhì)其實(shí)一樣），應(yīng)該有印象。
你可以查下絲杠選型其中有一項(xiàng)叫做：容許轉(zhuǎn)速，校核允許轉(zhuǎn)速時(shí)有有理論公式的，
可以按公式計(jì)算即可。
你這個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)，是個(gè)加速機(jī)構(gòu)，加速到容許轉(zhuǎn)速，肯定就斷了，正常現(xiàn)象！

其實(shí)有更簡(jiǎn)單的原理模型：直接在豎直方向，一個(gè)電機(jī)連接一根軸（不要其他任何負(fù)載），
電機(jī)速度無限制的加快（假設(shè)連接處無限可靠堅(jiān)固），這根軸肯定達(dá)到一個(gè)轉(zhuǎn)速后也會(huì)斷掉，一樣的道理。


作者: 做鋼的    時(shí)間: 2021-7-9 08:52
本帖最后由 做鋼的 于 2021-7-9 09:17 編輯

齒輪哪部分?jǐn)嗔眩禽嘄X斷裂還是整個(gè)齒輪斷裂。沖擊力F沖擊桿頭后是一直作用在桿頭，還是沖擊后就消失了
這兩個(gè)問題不說清楚，別人根本沒法回答。
現(xiàn)在回答的都在胡扯呢，連事實(shí)是什么都沒搞清楚你回答個(gè)頭

作者: gszsg    時(shí)間: 2021-7-9 09:14
從桿子這邊看，你這是加速速齒輪箱，所以慣量很大，能改成等速，或是降速嗎，改不了的話，要考慮F的施加速度。
作者: move3309    時(shí)間: 2021-7-9 09:25
你圖二的思考是對(duì)的，但你還不知道拍磚的訣竅，在拍之前的那一瞬間磚和桌面要翹起一個(gè)縫隙。昨晚剛看了個(gè)視頻，一個(gè)沒練過功夫的物理老師課堂上給學(xué)生表演拍磚。
作者: move3309    時(shí)間: 2021-7-9 09:27
sgxap666 發(fā)表于 2021-7-9 07:38
你這是增速了吧，反過來可能會(huì)好些

師傅，西邊有妖怪，那我們往東去唄
作者: 機(jī)器畫家    時(shí)間: 2021-7-9 10:12
剛則折，柔恒存，柔弱勝剛強(qiáng)。
作者: 702736    時(shí)間: 2021-7-9 10:23
看你圖中增速比已經(jīng)要30多了，再加級(jí)就是100以上了，都快自鎖了。
作者: sfcp    時(shí)間: 2021-7-9 11:51
2#說的非常到位
作者: 2011ayoon    時(shí)間: 2021-7-9 12:33
你要從最后一個(gè)齒輪反推，比如慣性力矩5，速比10，上級(jí)就是50，再上級(jí)就是550（每一級(jí)都有附加）
作者: 811359242    時(shí)間: 2021-7-9 13:45
有公式計(jì)算，F(xiàn)t=Mv-MV0，F(xiàn)平均作用力，t作用時(shí)間，右邊是動(dòng)量的變化量，這個(gè)問題不好計(jì)算，主要是作用時(shí)間很麻煩
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:30
|sgxap666發(fā)表于 07-09 07:38你這是增速了吧，反過來可能會(huì)好些
是增速的，但后面的齒輪瞬間角加速度是很大的，乘以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，相當(dāng)于收到的沖擊扭矩很大，所以才斷裂
作者: sgxap666    時(shí)間: 2021-7-9 14:34
萬惡之根 發(fā)表于 2021-7-9 14:30
是增速的，但后面的齒輪瞬間角加速度是很大的，乘以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，相當(dāng)于收到的沖擊扭矩很大，所以才斷裂

不知為何這樣設(shè)計(jì)， 要不把齒輪改大點(diǎn)，要不換個(gè)結(jié)構(gòu)。
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:35
|做鋼的發(fā)表于 07-09 08:52<i class="pstatus"> 本帖最后由 做鋼的 于 2021-7-9 09:17 編輯 </i><br>
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齒輪哪部分?jǐn)嗔�，是輪齒斷裂還是整個(gè)齒輪斷裂。沖擊力F沖擊桿頭后是一直作用在桿頭，還是沖擊后就消失了<br>
這兩個(gè)問題不說清楚，別人根本沒法回答。<br>
現(xiàn)在回答的都在胡扯呢，連事實(shí)是什么都沒搞清楚你回答個(gè)頭<br>
<br>
實(shí)際是電機(jī)減速箱里的行星輪整個(gè)都斷裂。
另外，工況就是猛的打一下桿子，沒有持續(xù)加力。
下圖是當(dāng)時(shí)齒輪斷裂的情況。
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:38
|move3309發(fā)表于 07-09 09:25你圖二的思考是對(duì)的，但你還不知道拍磚的訣竅，在拍之前的那一瞬間磚和桌面要翹起一個(gè)縫隙。昨晚剛看了個(gè)視頻，一個(gè)沒練過功夫的物理老師課堂上給學(xué)生表演拍磚。
哥， 我說的拍磚情況是磚另一側(cè)沒有用手扶著，只是猛的拍下去。
圖中展示的是一個(gè)理想化的模型，可能實(shí)際沒人能做到不扶著而直接把磚拍裂，但不難想象，當(dāng)施加的力足夠大，速度足夠快，這種情況是會(huì)發(fā)生的。
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:40
|702736發(fā)表于 07-09 10:23看你圖中增速比已經(jīng)要30多了，再加級(jí)就是100以上了，都快自鎖了。
都是圓柱直齒輪，咋會(huì)自鎖？里面又沒有蝸輪蝸桿等能夠自鎖的機(jī)構(gòu)
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:44
|2011ayoon發(fā)表于 07-09 12:33你要從最后一個(gè)齒輪反推，比如慣性力矩5，速比10，上級(jí)就是50，再上級(jí)就是550（每一級(jí)都有附加）
????但是這樣傳遞過來，相加，最后該用什么關(guān)系式把這個(gè)情況表達(dá)出來呢？????
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:46
|811359242發(fā)表于 07-09 13:45有公式計(jì)算，F(xiàn)t=Mv-MV0，F(xiàn)平均作用力，t作用時(shí)間，右邊是動(dòng)量的變化量，這個(gè)問題不好計(jì)算，主要是作用時(shí)間很麻煩
光用這個(gè)動(dòng)量守恒公式好像還不夠。
比如你施加的力較小，但作用時(shí)間很長(zhǎng)，F(xiàn)*t這個(gè)值依然很大。但這種情況下齒輪不會(huì)斷裂，而且旋轉(zhuǎn)把這個(gè)力給釋放了
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:48
|sgxap666發(fā)表于 07-09 14:34<br>不知為何這樣設(shè)計(jì)， 要不把齒輪改大點(diǎn)，要不換個(gè)結(jié)構(gòu)。<br>
本意是通過高速齒輪通過減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)動(dòng)，但是人拍打產(chǎn)品，反著帶動(dòng)電機(jī)，就把里面的齒輪箱搞壞了
作者: 萬惡之根    時(shí)間: 2021-7-9 14:49
|gszsg發(fā)表于 07-09 09:14從桿子這邊看，你這是加速速齒輪箱，所以慣量很大，能改成等速，或是降速嗎，改不了的話，要考慮F的施加速度。
F的施加速度不是我能管控的，是客戶使用的工況之一，雖然這種情況并不常見。-_-#
作者: a32916    時(shí)間: 2021-7-9 16:29
沖擊載荷系數(shù)本來就高，折斷掉的齒輪應(yīng)該是最小或者受力最大的齒輪，受力超過齒根折斷的最大的應(yīng)力了，肯定斷
作者: l7612175    時(shí)間: 2021-7-9 17:03
1：驗(yàn)算齒輪重合度，越大越好
2.小齒輪寬度和硬度要比大齒輪都要大和硬
3.不管你咋算的，最終允許的負(fù)載扭矩限制在你計(jì)算結(jié)果的一半。
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2021-7-10 19:52
是的，前期的計(jì)算分析比較關(guān)鍵！
作者: oldpipe    時(shí)間: 2021-7-11 09:44
只有16樓說到了點(diǎn)子上！更進(jìn)一步說，這是個(gè)沖擊力學(xué)的問題，傳統(tǒng)的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)范疇無解。如果沒有專門的力學(xué)知識(shí)又一定要解決問題的話，最有效的辦法是通過試驗(yàn)獲得力學(xué)數(shù)據(jù)。
作者: 機(jī)甲的浪漫    時(shí)間: 2021-7-11 21:25
我覺得很多問題從一部分原理來分析一點(diǎn)問題都沒有，但是套用到最基本的理論里卻漏洞百出。樓主這個(gè)問題我覺得套用能量守恒可以知道為什么齒輪會(huì)斷，能量不守恒。更具體的就是從動(dòng)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量這些方面分析。本辦法就是做大量的實(shí)驗(yàn)，一個(gè)一個(gè)去試
作者: 2011ayoon    時(shí)間: 2021-7-12 08:12
萬惡之根 發(fā)表于 2021-7-9 14:44
????但是這樣傳遞過來，相加，最后該用什么關(guān)系式把這個(gè)情況表達(dá)出來呢？????

實(shí)際就和計(jì)算輸出力矩一樣的原理，只不過變成了阻力矩（慣性矩）了
作者: 夢(mèng)醒丶路口    時(shí)間: 2021-7-12 09:06
如果這個(gè)施加的力是瞬時(shí)的，不知道是否可以考慮加一段緩沖，先卸掉最開始最大沖擊力，以減少對(duì)齒輪軸的損傷
作者: xinshiji666    時(shí)間: 2021-7-13 17:27
采用F=ma公式，m假定是推力，a是加速度；
這里假如推力m=50N，速度較慢時(shí)a=1m/s^2，此時(shí)作用在桿子上的力F=50*1=50N;
當(dāng)加速度很快，比如a=10m/s^2時(shí)，此時(shí)F=50*10=500N，沖擊時(shí)認(rèn)為加速度很快，當(dāng)然能測(cè)算出來最好了！
有了這個(gè)力，根據(jù)作用半徑可以計(jì)算作用在齒輪上的力矩，逐級(jí)推算，再核算齒輪強(qiáng)度。
當(dāng)然這個(gè)不一定代表真實(shí)情況，但簡(jiǎn)單推算可試試！
作者: kongping    時(shí)間: 2021-7-14 16:44
本帖最后由 kongping 于 2021-7-14 16:50 編輯

這個(gè)問題在理論力學(xué)里屬于碰撞問題，就是碰撞發(fā)生碰撞前后齒輪對(duì)于軸心的動(dòng)量矩變化量等于齒輪碰撞作用點(diǎn)的碰撞沖量與到軸心距離的乘積，你的結(jié)構(gòu)是定軸系齒輪增速結(jié)構(gòu)，碰撞齒輪后面的傳動(dòng)比和齒輪質(zhì)量都是以知，可以假設(shè)某個(gè)轉(zhuǎn)速下算出碰撞齒輪的動(dòng)量矩，再假設(shè)碰撞后的轉(zhuǎn)速，算出碰撞齒輪動(dòng)量矩變化量，之后算出碰撞沖量，碰撞沖量是力與碰撞時(shí)間的乘積，這時(shí)可假設(shè)碰撞時(shí)間為0.001秒（彈性碰撞，這個(gè)時(shí)間可以自己根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定），再算出這個(gè)碰撞力，最后可算下這個(gè)齒輪在這么大的力作用下能否斷裂。
作者: 愛看書的pig    時(shí)間: 2021-12-31 14:27
個(gè)人認(rèn)為：在電機(jī)和負(fù)載之間添加保護(hù)措施，例如保護(hù)聯(lián)軸器可以規(guī)避這個(gè)問題。

另一方面，單純從學(xué)術(shù)問題上來講，很好奇樓主找到答案沒，希望解決后分享一下~~~
作者: 鯉魚lh    時(shí)間: 2022-1-3 14:23
可不可以假想成杠桿原理 打擊的瞬間 相當(dāng)于給齒輪一個(gè)集中的力全部打擊在一個(gè)齒上 只需要計(jì)算單個(gè)齒的強(qiáng)度 也就是齒厚能不能受這么大的力 會(huì)不會(huì)被破壞
作者: 鯉魚lh    時(shí)間: 2022-1-3 14:23
鯉魚lh 發(fā)表于 2022-1-3 14:23
可不可以假想成杠桿原理 打擊的瞬間 相當(dāng)于給齒輪一個(gè)集中的力全部打擊在一個(gè)齒上 只需要計(jì)算單個(gè)齒的強(qiáng)度  ...

也就是集中載荷
作者: 鯉魚lh    時(shí)間: 2022-1-3 14:43
鯉魚lh 發(fā)表于 2022-1-3 14:23
也就是集中載荷

F=m（v末速度-v初速度）/t  由于時(shí)間沒法確定但是是一瞬間 不好估算 但力肯定很大




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