理论力学 马桶的力学分析.docx

理论力学 马桶的力学分析.docx.3上i•的力学分板
学号：3051211132 班级：土木0505 姓名：朱红飞
马桶，是我们日常生活所不可或缺的。当刘德华的歌红遍大江南 北，他的那句歌词“每一个马桶都是英雄”也深入每一个人的心中。 说他是英雄，其实一点儿也不为过。当人们高赞梅兰竹菊的高洁，却 忽视了这位每天为我们默默忍受的马桶兄。说他是我们最忠实的奴 仆，还不如说他是我们最贴心的朋友。下面就让我们来认识一下他吧。
或许在有些人看来，马桶不就是那么一个玩意嘛，有什么好讲的。 其实不然，他包含了很多力学方面得知识，涉及力矩平衡、阿基米德 定律、伯努力定律等等，跟运动学和静力学都有关。在这里，为了分 析的方便，我将其模型、受力分析简化了，考虑理想状态下即忽略了 摩擦力和一些力（杆的重力），将运动过程也都理想化，这样有助于 我们更好的了解马桶的内部结构和其构造原理。分析不当的地方还请 多多指教。
马桶能调节水位主要是浮球的检测机构的作用，漂浮在水面上的 浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化 时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用 来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的 水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机 构”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程 为：①“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作；②位移开关 控制电机的转动；③电机驱动水阀门。
简化模型:
当抽水马桶不工作时，出水阀由于受到水的压力和阀门自身重力，
堵住了出水口。工作时，在拉力F作用下水阀发生位移。下面是出水
阀及其连杆，其受力分析图（1）如下： 口
移动微小位移，我们可以近似认为杆绕中心运动， /
假设杆长Z,此时出水阀受到重力mg,水压力
f = pghs 和 g
图（1）出水阀及其连杆
和拉力F的作用
M : F *—Z sin - （mg + /）* — / cos 3 = 0
计算可得… 撤去F后，出水阀因重力原因又 丁 X.
会落回到出水口。 中
图（2）进水阀和浮球
进水阀和浮球的模型，受力如图（2）: 出水阀受到重力〃z g ,水压ps2
小球重力峋，小球浮力扁=/?gV排, 弹簧力为拉力扁，凭弹簧的拉力，拉上了进水阀, （扁 _Mg）*?/cos”-扁*9