机械设计方案中的力矩问题

1、机械设计中的力矩问题【摘要】在物理学中，作用力使物体围绕着转动轴以及支点的转动趋向，彼称为力矩(torque)o 力矩能够使物体改变旋转运动，物体的推挤以及拖拉涉及到作用力，而物体的扭转则会涉及到力 矩。国际单位制中，力矩的单位是牛顿在机械设计时，力矩产生的影响力是不可估虽的，因 此设计人员必须严格注意力矩问题。本文针对机械设计中的力矩问题展开研究和讨论。【关键词】机械设计；力矩问题：0.引言力矩的定位通常为距离乘以作用力。单位为牛顿M,在数学上牛顿与M的次序是能够调换的，国 际重量监测局(Bureau International des Poids et Mesures)严格规定，力矩的次序

2、为牛 顿氐机械设计的最终的目的是运用各种现有条件(计算手段、材料、理论知识以及加工能力等)， 设计出最优秀的机械，或者称为优化设计。机械设计通常需要综合多方面的因素进行考虑，通常 的要求有：环境污染小、尺寸和重量小、总体性能良好、力矩、耗损率低、制造成本低等等。其 中，力矩的问题对于零件以及机械的日常工作是有定的影响的，因此，需要严格注意。1. 机械设计中设计的力矩原理1.1力矩分配法力矩分配法(momentdistributionmethod),力矩分配法与辛青确解的计算超静定结构的Jj法非 常相似，是以力法或者移位法对超静定结构进行分析时，都需妥建立结算性方程组合。假如位置 的数目太多，计

3、算的工作将会变的非常复杂。力矩的分配方法通常为传递力矩、固定节点以及放 松节点。1.2力矩平衡原理力矩能够使物体向不同的方向进行运动。假如物体的力矩大小相同，那么杠杆就能够保 持平衡。这种现象是力矩平衡中最为常见的情况。若将物体往逆时针方向进行转动，就可称为正 力矩，物体向顺时针方向进行转动，则力矩为负力矩，有固定转动轴的物体的平衡条件力矩代数 和则为零。2. 机械设计原理中的力矩在机械设计中，力矩的定义作用力使物体圉绕着转动轴以及支点的转动趋向，力使物体绕某点 的转动效应的量度就能成为力对点之矩。力矩的衣示通常可通过人矩的力臂、矩心或者物体的作 用面、大小以及转动进行。MJF)= ±

4、;Fh力矩的计算公式为：U /其中，力对点之矩是代数量，对于正负号的规定通常为力使物体绕矩心进行逆时针方向转 动，则为正力矩，若是顺时针方向则为负力矩。计算单位为牛顿.M(N.m)。此时需注意的是力矩 与矩心是相对的，没有矩心，力矩就是毫无意义的。矩心的位置可设定为力作用而的任意点, 也可以不是物体内固定的转动中心。合力矩定理：合力矩定理通常是指力系中合力对-点的矩，等同于力系中各分力对同点之矩 的代数和。在进行机械设计时，我们可以假设某力系为Fi (i=l, 2.n),合,根据上述力 矩的理论，衣达公式为：FR力为他（耳）=仏苗）+叽（耳）+"。（代2工伉（巧）具中：FK=F1+F

5、2l. + Fn=2；Fl合力矩定理建立了合力对点之矩与分力对同点之矩的关系。能够有效的计算力对点之矩，还能够确定力系合力作用的地点。2.1力矩电机力矩的问题对于零件以及机械的日常工 作是有一定的影响的，因此，需要严格注意。机械设计中力矩电机的使用是非常广泛的。力矩电机具有专业软件机械特性以及宽调速范围的特 殊电机。这种电机的轴通常不只是恒功率输出动力，也是恒力矩输出动力。力矩电机主要包括无 刷岚流力矩电机、直流力矩电机以及交流力矩电机。当负载开始增人时，电降低，输出的力矩会 越来越高，以此维持与负载的平衡。力矩电动机的转速能力就会随之因此转，在定时间内 能够承受堵转运行下降机的堵转转矩高，堵

6、转对的电流就会了电阻高，耗损率就会增加，产生的 热量也会越来越人。这种情况在电机低速运行以及堵转时更加明显。所以，电机的后端盖上装有 独立的离心式风机以及轴流，输出的力矩低于机座号以下的不能考虑在内。装置离心式风机能够 使促进通风，且将温度降低，力矩100电机可配置可控硅控制装置，可以适当的速度可压力进行 调整，调整速度的范围通常为。1:4,转速的变化率能够达到W號 驱动装置2.2）发挥的作用 是非常大的，扭矩的概念就是torsional moment在汽车驱动中，扭矩（物体发生转动的力，发动机的扭矩实质上就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在电机功率固定的 条件下，它与发动机的转速形成的关系是呈

7、反比的，转速越小，扭矩就越人，能够反映汽车在 定范围内的负载能力。在杠杆原理中就涉及到了扭矩的槪念，扭矩是垂直方向的力乘上与旋转 中心之间的距离，供职单位为牛顿.M（N. m）,除以重力加速9. 8ia/sec2后，单位便可换算成为公斤-M（kg-m）。 英制单位为磅-呎（lb-ft） o这种公制在机械设计中较为常见，若要是转换为公制，将lb-ft的数 字除以7. 22即可。机械驱动的计算方式可按照下列计算方式进行，将扭矩除以车轮的半径，在每个转速下都有 个相对的扭矩数值，耍想将这些数字转换为推动机械的力量，就需要除以长度小从获得力的 参考结果。假设个1. 6升的引擎人约能够发挥15. Okg

8、-m的扭力，此时若是直接连上185/ 60R14 尺寸的轮胎，半径约为41公分，则由车轮所发挥的推进力虽为15/0.41=36.6公斤的力量（事实 上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度9.Smc2才是力的标准单位（牛 顿.M）o扭矩和功率样，是发动机的主要指标之主要反映在汽车性上，主要包括了汽车 的爬坡能力、加速等。2. 3平血力偶力偶通常为两个大小大约和同，方向却相反且不在共同线上的对平行力。作用在刚体上的的 两个或者以上的力偶就能够组成力偶系。若是力偶系中的各力偶处于同个平而内，则为力偶系, 否则为空间力偶系。力偶与个层血的力是不同的，那么力偶系简化的结果的也不会使同个

9、力, 结果仍旧是同一力偶。此时可将力偶称为力偶系的合力偶。通常情况下，作用与同刚体上的大小基本相同，方向却相反，且不再-个共同线上的平行力 构成的力系就是力偶。力偶属于只有合转矩没有合力的力系统。因此，也可称为纯转矩。作用于 物体时，力偶能够使物体不产生任何的平移运动，只呈现纯旋转运动。最简单的力偶是由两个人 小和等，方向相反的力组成。力偶的国际单位制通常为牛顿.M （N. m）o.结语综上所述，机械设计中，力矩产生的影响是非常多人的。力矩关系到物体运动的过程，以及物 体使用的寿命，且力矩的问题对于零件以及机械的日常工作是有定的影响的，因此，在进行设 计的过程中，需要严格注意。【参考文献】1 严继东，牟吉平Anastasia,李伟雄.“机械设计制造及自动化专业综合性、创新性、开放性 实验”模式的实践与探讨J高等理科教育.2009(01)01-032 尹碧菊，李彥长,熊艳菲，李翔龙.基于概念设计思维模型的计算机辅助创新设计流程研究1J.计算机集成制造系统.2009 (11) 10-133 郑维强，冯毅雄，谭建荣，安相华，赵鑫.面向维修的复杂装备模块智能聚类与优化求解技术 J1.计算机集成制造系统.2009 (08) 06-0