设备底座支点的受力计算方法和设备底座.pdf

本发明公开了一种设备底座支点的受力计算方法。该受力计算方法包括：确定支点个数N以及重心合力；根据支点个数N确定各个支点到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转矩相同；根据各个支点处的转矩以及力臂确定各个支点的受力之间的关系；根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力。根据上述技术方案，不需要借助有限元仿真分析软件，只需要确定设备的重心合力和各个支点的力到重心处的距离就可以计算各个支点的力，计算简单、时间短，成本较低，计算效率高。同时本发明还提供了一种设备底座，包括多个支点，支点处设置有减震弹簧，减振弹簧根据上述的受力计算方法确定。

1.一种设备底座支点的受力计算方法，其特征在于，包括：
确定支点个数N以及重心合力；
根据支点个数N确定各个支点到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转矩相同；
根据各个支点处的转矩以及力臂确定各个支点的受力之间的关系；
根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力。
2.根据权利要求1所述的受力计算方法，其特征在于，所述根据各个支点处的转矩以及
力臂确定各个支点的受力之间的关系的步骤包括：
确定一个支点的受力为基准受力；
将其他各支点的受力以该支点的受力和相关力臂来表示。
3.根据权利要求2所述的受力计算方法，其特征在于，所述根据各个支点的受力之间的
关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力的步骤包括：
结合各个支点的转矩确定该支点的受力；
依次确定各个支点的受力。
4.根据权利要求3所述的受力计算方法，其特征在于，N为6，所述结合各个支点的转矩
确定该支点的受力的步骤通过如下公式实现：
G＝P_A+P_B+P_C+P_D+P_E+P_F
M_A＝M_B＝M_C＝M_D＝M_E＝M_F
P_A·L_A＝P_B·L_B＝P_C·L_C＝P_D·L_D＝P_E·L_E＝P_F·L_F
$\left\{\begin{array}{c}{P}_B=P_A\·\frac{L_A}{L_B}\\ P_C=P_A\·\frac{L_A}{L_C}\\ P_D=P_A\·\frac{L_A}{L_D}\\ P_E=P_A\·\frac{L_A}{L_E}\\ P_F=P_A\·\frac{L_A}{L_F}\end{array}\right.$
$G=P_A+P_A\·\frac{L_A}{L_B}+P_A\·\frac{L_A}{L_C}+P_A\·\frac{L_A}{L_D}+P_A\·\frac{L_A}{L_E}+P_A\·\frac{L_A}{L_F}$
$G=P_A\·(1+\frac{L_A}{L_B}+\frac{L_A}{L_C}+\frac{L_A}{L_D}+\frac{L_A}{L_E}+\frac{L_A}{L_F})$
$\begin{array}{c}{P}_A=\frac{G}{1+\frac{L_A}{L_B}+\frac{L_A}{L_C}+\frac{L_A}{L_D}+\frac{L_A}{L_E}+\frac{L_A}{L_F}}\\ =G\·\frac{\frac{1}{L_A}}{\frac{1}{L_A}+\frac{1}{L_B}+\frac{1}{L_C}+\frac{1}{L_D}+\frac{1}{L_E}+\frac{1}{L_F}}\end{array}$
按照上述方式依次计算P_B、P_C、P_D、P_E、P_F，其中A、B、C、D、E、F为6个支点，P_A为A点受力，P_B为
B点受力，P_C为C点受力，P_D为D点受力，P_E为E点受力，P_F为F点受力，L_A为A点力臂，L_B为B点力
臂，L_C为C点力臂，L_D为D点力臂，L_E为E点力臂，L_F为F点力臂，G为底座的重量。
5.一种设备底座，其特征在于，包括多个支点，所述支点处设置有减震弹簧，所述减振
弹簧根据权利要求1至4中任一项所述的受力计算方法确定。
6.根据权利要求5所述的设备底座，其特征在于，所述支点处还设置有支撑立柱，所述
支撑立柱与所述减震弹簧并联设置。

设备底座支点的受力计算方法和设备底座

技术领域

本发明涉及底座受力分析技术领域，具体而言，涉及一种设备底座支点的受力计
算方法和设备底座。

背景技术

目前计算六支点及六支点以上的底座的受力，需要借助有限元仿真分析软件，划
分网格、设置边界条件、加载载荷和分析计算。模型处理和计算周期比较长，而且对设计人
员的理论要求比较高。如果每个大型机组的底座都需要利用有限元分析计算支点的受力，
不仅耗费时间长，耗费成本高，而且严重影响设计效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种设备底座支点的受力计算方法和设备底座，能够对多支
点底座的受力进行计算，可以准确简便地确定各支点受力，成本较低，计算效率高。

根据本发明的一个方面，提供了一种设备底座支点的受力计算方法，包括：

确定支点个数N以及重心合力；

根据支点个数N确定各个支点到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转矩相
同；

根据各个支点处的转矩以及力臂确定各个支点的受力之间的关系；

根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力。

根据本发明的另一个方面，提供了一种设备底座，包括多个支点，支点处设置有减
震弹簧，减振弹簧根据上述的受力计算方法确定。

根据上述技术方案，确定支点个数N以及重心合力，根据支点个数N确定各个支点
到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转矩相同；根据各个支点处的转矩以及力臂确
定各个支点的受力之间的关系；根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各
个支点的受力，不需要借助有限元仿真分析软件，只需要确定设备的重心合力和各个支点
的力到重心处的距离就可以计算各个支点的力，计算简单、时间短，成本较低，计算效率高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施
例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一实施例的受力计算方法的流程；

图2是本发明一实施例的受力计算方法的流程；

图3是本发明一实施例的设备底座的结构框图；

图4是本发明一实施例的设备底座的结构框图；

图5是本发明一实施例的设备底座的结构框图；

图6是本发明一实施例的设备底座的结构框图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够
实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例
仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以
变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发
明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同
物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，
并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明
或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与
另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系
或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而
使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出
的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情
况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备
中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明
的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施
例公开的方法、产品等而言，由于其与实施例公开的方法部分相对应，所以描述的比较简
单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合参见图1所示，本发明实施例提供了一种设备底座支点的受力计算方法，包
括：

S101、确定支点个数N以及重心合力；

S102、根据支点个数N确定各个支点到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转
矩相同；

S103、根据各个支点处的转矩以及力臂确定各个支点的受力之间的关系；

S104、根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力。

如图3所示，其中支点个数N可以大于等于3，重心合力可以通过称量设备的重量或
者从设备的三维模型来近似获得，各个支点到重心处的转矩为各个支点的力与该支点所对
应的力臂的乘积，各个支点的力臂为各个支点的力到重心距离，可以通过直尺或者其它测
量距离的工具直接测量出来，为了保证设备倾覆力偶为零，设置各个支点到重心处的转矩
相同，根据各个支点处的转矩相等，每两个支点力的关系就可以借助两个支点力所对应的
力臂来表示，即每个支点力都可以用另一个力和两个支点力臂的相关公式来表示，根据各
个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力，当想知道某个支点的力
时，把所有其它支点的力用该力表示，所有的力之和与重心合力相等，就可以计算出该支点
的受力。

根据上述技术方案，确定支点个数N以及重心合力，根据支点个数N确定各个支点
到重心处的转矩，其中各个支点到重心处的转矩相同；根据各个支点处的转矩以及力臂确
定各个支点的受力之间的关系；根据各个支点的受力之间的关系、力臂与重心合力确定各
个支点的受力，不需要借助有限元仿真分析软件，只需要确定设备的重心合力和各个支点
的力到重心处的距离就可以计算各个支点的力，计算简单、时间短，成本较低，计算效率高。

如图2所示，本发明实施例提供的受力计算方法的步骤S103根据各个支点处的转
矩以及力臂确定各个支点的受力之间的关系的步骤可以包括：

S1031、确定一个支点的受力为基准受力；

S1032、将其他各支点的受力以该支点的受力和相关力臂来表示。

如图2所示，本发明实施例提供的受力计算方法的步骤S104根据各个支点的受力
之间的关系、力臂与重心合力确定各个支点的受力的步骤可以包括：

S1041、结合各个支点的转矩确定该支点的受力；

S1042、依次确定各个支点的受力。

如图3所示，其中，以支点个数N为6为例，步骤S1041结合各个支点的转矩确定该支
点的受力的步骤通过如下公式实现：

G＝P_A+P_B+P_C+P_D+P_E+P_F

M_A＝M_B＝M_C＝M_D＝M_E＝M_F

P_A·L_A＝P_B·L_B＝P_C·L_C＝P_D·L_D＝P_E·L_E＝P_F·L_F

其中上述是以A点受力P_A为基准受力，计算P_A的过程。

如图3所示，可以按照上述方式依次计算P_B、P_C、P_D、P_E、P_F，其中A、B、C、D、E、F为6个支
点，P_A为A点受力，P_B为B点受力，P_C为C点受力，P_D为D点受力，P_E为E点受力，P_F为F点受力，L_A为
A点力臂，L_B为B点力臂，L_C为C点力臂，L_D为D点力臂，L_E为E点力臂，L_F为F点力臂，G为底座的重
心。

例如同理可以推出B点受力P_B：

C点受力P_C：

D点受力P_D：

E点受力P_B：

F点受力P_F：

如图3所示，以6个支点为例，6个支点的力臂分别为:L_A＝1710.9mm；L_B＝1663.4mm、
L_C＝1661.3mm、L_D＝1615.4mm、L_E＝1010.47mm、L_F＝930.5mm，设备质量为：2600Kg，代入上述
公式计算各支点的受力值，与利用有限元进行仿真分析计算各个支点的受力对比如表1，测
量误差在接受范围内。

表1：6个支点时计算受力与有限元仿真分析受力对比表

如图4所示，以6个支点为例，6个支点的位置与上述位置有改动，6个支点的力臂分
别为:L_A＝1909mm；L_B＝1868mm、L_C＝1875.2mm、L_D＝1833.3、L_E＝1010.2、L_F＝930.2mm，设备
质量为：2870Kg，代入上述公式计算各支点的受力值，与利用有限元进行仿真分析计算各个
支点的受力对比如表2，测量误差在接受范围内。

表2：6个支点时计算受力与有限元仿真分析受力对比表

如图5所示，以8个支点的底座受力为例，计算各个支点的受力，先确定A点的受力
为基准受力。

G＝P_A+P_B+P_C+P_D+P_E+P_F+P_G+P_H

M_A＝M_B＝M_C＝M_D＝M_E＝M_F＝M_G＝M_H

P_A·L_A＝P_B·L_B＝P_C·L_C＝P_D·L_D＝P_E·L_E＝P_F·L_F＝P_G·L_G＝P_H·L_H

同理计算可以推出B点受力P_B：

C点受力P_C：

D点受力P_D：

E点受力P_B：

F点受力P_F：

G点受力P_G：

G点受力P_H：

如图5所示，以8个支点为例，8个支点的力臂分别为:L_A＝2465.94mm；L_B＝
2427.88mm、L_C＝2427.73mm、L_D＝2389.1mm、L_E＝1292.35mm、L_F＝1218.07mm，L_G＝1266.74mm，
L_H＝1191.07mm，设备质量为：4275Kg，代入上述公式计算各支点的受力值，与利用有限元进
行仿真分析计算各个支点的受力对比如表3，测量误差在接受范围内。

表3：8个支点时的计算受力与有限元仿真分析受力对比表

如图6所示，以8个支点为例，8个支点的力臂分别为:L_A＝3352.28mm；L_B＝
3318.97mm、L_C＝3417.06mm、L_D＝3384.43mm、L_E＝1498.62mm、L_F＝1422.46mm，L_G＝
1548.62mm，L_H＝1475.28mm，设备质量为：5100Kg，代入上述公式计算各支点的受力值，与利
用有限元进行仿真分析计算各个支点的受力对比如表4，测量误差在接受范围内。

表4：8个支点时的计算受力与有限元仿真分析受力对比表

本发明实施例还提供了一种设备底座，包括多个支点，支点处设置有减震弹簧，减
振弹簧根据上述的受力计算方法确定。

本发明实施例提供的设备底座的支点处还可以设置有支撑立柱，支撑立柱与减震
弹簧并联设置。支撑立柱用于支撑固定弹簧，以例弹簧为设备提供稳定的力。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，
并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限
制。