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機械結構設計中的力學原則

世界先進制造技術論壇 ? 來源:世界先進制造技術論壇 ? 作者:世界先進制造技術 ? 2022-04-26 15:01 ? 次閱讀

1、強度計算和試驗準則

對承受較大負載或扭矩的鈑金位置,強度須經過計算,并安全合格。

必要時須有試驗報告和數據。

2、均勻受載準則

通過構件設計,使受力載荷分布均勻,載荷不集中可以保證同等條件下,承受的應力成倍增加。

連續性和載荷均勻分布的設計可以實現。

f1dcc928-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.png

3、力流路徑最短準則

力流優先走較短路徑,剛度最大的路徑。

力線連續。為提高構建剛度,盡量使力流路徑最短,越短則受力區域越小,累積變形就越小,剛度就提高。

盡量保證力流線路的直線狀態,這時力流路徑最短。

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4、減低缺口效應準則

缺口效應的原因是力流在截面突變處,被迫急劇改變原有路徑,因而力流搶近道引起近道局部力線擁擠,應力急劇集中上升。

f2114266-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.png

解決措施:

避免截面突變的設計,尤其是避免力流截面急劇變小;

降低缺口附近的材料鋼度;

加預壓力應力;

避免力流突然轉彎;

孔、槽、螺紋、臺肩等缺口處易發生,判定標準是界面尺寸變化的急劇程度。

5、變形協調準則

在力的傳遞中,構件會發生變形,變形不對稱、接觸面變形不匹配等都會引起走偏、應力集中等問題。

解決措施:

在接觸面處,降低構件在力流方向上的剛度,以便減少對另一構件變形的阻礙,使變形同步。如軸承的軸固定架、天車的導軌。

f226efe4-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

6、等強度準則

構件局部的應力和該處的材料許用值相等。

省材料、降能耗。

注意次要載荷的影響。

f238b710-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.png

7、附加力自平衡準則

力傳遞中,出現的無用力或力矩,白白增加損耗,通過讓附加力自行平衡或抵消的方法解決。

解決措施:

平衡件;

對稱安置。

8、空心截面準則

彎曲和扭轉應力在橫截面越遠離中心越大,橫截面中心很小,同等材料截面積情況下,空心的結構有更好的強度和剛度。

f254f948-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

空心也可以通過其他形式實現,不一定就得是圓管形。空心結構的壁厚不能太薄,否則發生局部皺折而喪失承載能力。

9、受扭截面凸形封閉準則

受扭轉作用的薄壁構件的截面避免開口形狀,抵抗剪切變形的能力低,扭轉剛度就低。

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10、最佳著力點準則

力矢量經過橫截面扭轉中心,不會產生附加扭矩。

多個力的作用節點盡量使力矢量交匯于一處,避免附加彎矩,降低應力水平。

f2872eb8-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.png

11、受沖擊載荷結構柔性設計

在有沖擊載荷的情況下,加大其柔性,避免沖擊,但快速響應特性會下降。

f2a12a2a-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

柔性準則的措施:

增加等截面桿的長度;

避免截面突變;

安裝緩沖器;

選用彈性模量小的材料。

12、避免長壓桿失穩準則

對金屬構件,壓應力是拉應力的多倍,但受壓狀態下,失穩破壞會破壞強度,設計上應避免。應注意檢查是否有細長桿受壓結構。

改進措施:

加大截面慣性矩;

減小壓桿長度;

加強支撐約束性;

截面形狀與約束方式的最優組合;

合理選材。處于彈塑階段的中小柔度桿,用高強度鋼;對大柔度桿,高強度鋼不能提高其穩定性,須用普通鋼。

13、熱變形自由準則

使結構因為受熱的變形自由。

f2b4e0ec-c3ba-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

具體措施:

留有熱變形的間隔;

加膨脹節或將管道做成彎的。

審核編輯 :李倩

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原文標題:機械結構設計中的力學原則

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