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

 

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)新窂剑蚨α鲹尳酪鸾谰植苛€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?/span>

 

 

 具體措施：

 

1.留有熱變形的間隔；

 

2.加膨脹節(jié)；

 

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