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機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的力學(xué)原則

發(fā)布日期:2021-12-03 10:00:00  點(diǎn)擊次數(shù):2292

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意哪些力學(xué)原則?這篇文章告訴你,收藏起來(lái)慢慢看。



1、強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)準(zhǔn)則


(1)對(duì)承受較大負(fù)載或扭矩的鈑金位置,強(qiáng)度須經(jīng)過計(jì)算,并安全合格


(2)必要時(shí)須有試驗(yàn)報(bào)告和數(shù)據(jù)。


2、均勻受載準(zhǔn)則


(1)通過構(gòu)件設(shè)計(jì),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(yīng)力成倍增加。


(2)連續(xù)性和載荷均勻分布的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)。



3、力流路徑最短準(zhǔn)則


(1)力流優(yōu)先走較短路徑,剛度最大的路徑。


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


(3)盡量保證力流線路的直線狀態(tài),這時(shí)力流路徑最短。



4、減低缺口效應(yīng)準(zhǔn)則 


缺口效應(yīng)的原因是力流在截面突變處,被迫急劇改變?cè)新窂?,因而力流搶近道引起近道局部力線擁擠,應(yīng)力急劇集中上升。



解決措施:


(1)避免截面突變的設(shè)計(jì),尤其是避免力流截面急劇變小;


(2)降低缺口附近的材料鋼度;


(3)加預(yù)壓力應(yīng)力;


(4)避免力流突然轉(zhuǎn)彎,孔、槽、螺紋、臺(tái)肩等缺口處易發(fā)生;判定標(biāo)準(zhǔn)是界面尺寸變化的急劇程度。


5、變形協(xié)調(diào)準(zhǔn)則


在力的傳遞中,構(gòu)件會(huì)發(fā)生變形,變形不對(duì)稱、接觸面變形不匹配等都會(huì)引起走偏、應(yīng)力集中等問題。


解決措施: 


在接觸面處,降低構(gòu)件在力流方向上的剛度,以便減少對(duì)另一構(gòu)件變形的阻礙,使變形同步;如:軸承的軸固定架、天車的導(dǎo)軌。



6、等強(qiáng)度準(zhǔn)則


(1)構(gòu)件局部的應(yīng)力和該處的材料許用值相等,省材料降能耗。


(2)注意次要載荷的影響。



7、附加力自平衡準(zhǔn)則
力傳遞中,出現(xiàn)的無(wú)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:
1.平衡件;
2.對(duì)稱安置。


8、空心截面準(zhǔn)則 


彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力在橫截面越遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)有更好的強(qiáng)度和剛度。



空心也可以通過其他形式實(shí)現(xiàn),不一定就得是圓管形;空心結(jié)構(gòu)的壁厚不能太薄,否則發(fā)生局部皺折而喪失承載能力。


9、受扭截面凸形封閉準(zhǔn)則


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



10、最佳著力點(diǎn)準(zhǔn)則 


力矢量經(jīng)過橫截面扭轉(zhuǎn)中心,不會(huì)產(chǎn)生附加扭矩;多個(gè)力的作用節(jié)點(diǎn)盡量使力矢量交匯于一處,避免附加彎矩,降低應(yīng)力水平。



11、受沖擊載荷結(jié)構(gòu)柔性設(shè)計(jì)


在有沖擊載荷的情況下,加大其柔性,避免沖擊,但快速響應(yīng)特性會(huì)下降。



柔性準(zhǔn)則的措施:


(1)增加等截面桿的長(zhǎng)度;


(2)避免截面突變;


(3)安裝緩沖器;


(4)選用彈性模量小的材料。


12、避免長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)準(zhǔn)則


對(duì)金屬構(gòu)件,壓應(yīng)力是拉應(yīng)力的多倍,但壓狀態(tài)下,失穩(wěn)破壞會(huì)破壞強(qiáng)度,設(shè)計(jì)上應(yīng)避免。


注意檢查是否有細(xì)長(zhǎng)桿受壓結(jié)構(gòu)。


改進(jìn)措施有:


(1)加大截面慣性矩;


(2)減小壓桿長(zhǎng)度;


(3)加強(qiáng)支撐約束性;


(4)截面形狀與約束方式的最優(yōu)組合;


(5)合理選材


處于彈塑階段的中小柔度桿,用高強(qiáng)度鋼;


對(duì)大柔度桿,高強(qiáng)度鋼不能提高其穩(wěn)定性,須用普通鋼。


13、熱變形自由準(zhǔn)則


使結(jié)構(gòu)因?yàn)槭軣岬淖冃巫杂伞?/p>



具體措施:
(1)留有熱變形的間隔
(2)加膨脹節(jié)
(3)或?qū)⒐艿雷龀蓮澋摹?/p>


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