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【设计原则】高阶技巧——机械结构设计中的力学原则

2019-12-24  徒步者的...

1 、强度计算和试验准则

1.对承受较大负载或扭矩的钣金位置,强度须经过计算,并安全合格

2.必要时须有试验报告和数据。

2 、均匀受载准则

1.通过构件设计,使受力载荷分布均匀,载荷不集中可以保证同等条件下,承受的应力成倍增加。

2.连续性和载荷均匀分布的设计可以实现。

3 、力流路径最短准则

1.力流优先走较短路径,刚度最大的路径

2.力线连续。为提高构建刚度,尽量使力流路径最短,越短则受力区域越小,累积变形就越小,刚度就提高。

3.尽量保证力流线路的直线状态,这时力流路径最短

4 、减低缺口效应准则 

缺口效应的原因是力流在截面突变处,被迫急剧改变原有路径,因而力流抢近道引起近道局部力线拥挤,应力急剧集中上升。

解决措施:

1.避免截面突变的设计,尤其是避免力流截面急剧变小;

2.降低缺口附近的材料钢度;

3.加预压力应力;

4.避免力流突然转弯

孔、槽、螺纹、台肩等缺口处易发生;判定标准是界面尺寸变化的急剧程度;关注机械设计轻松学公众号学习更多相关知识。

5、 变形协调准则

 在力的传递中,构件会发生变形,变形不对称、接触面变形不匹配等都会引起走偏、应力集中等问题;

解决措施: 

在接触面处,降低构件在力流方向上的刚度,以便减少对另一构件变形的阻碍,使变形同步;

 如:轴承的轴固定架、天车的导轨

6、 等强度准则

1.构件局部的应力和该处的材料许用值相等。省材料降能耗。2.注意次要载荷的影响

7、 附加力自平衡准则

力传递中,出现的无用力或力矩,白白增加损耗,通过让附加力自行平衡或抵消的方法解决。

 解决措施:

1.平衡件;

2.对称安置。

8、 空心截面准则 

弯曲和扭转应力在横截面越远离中心越大,横截面中心很小,同等材料截面积情况下,空心的结构有更好的强度和刚度。

    空心也可以通过其他形式实现,不一定就得是圆管形;空心结构的壁厚不能太薄,否则发生局部皱折而丧失承载能力。

9、 受扭截面凸形封闭准则

受扭转作用的薄壁构件的截面避免开口形状,抵抗剪切变形的能力低,扭转刚度就低

10 、最佳着力点准则 

力矢量经过横截面扭转中心,不会产生附加扭矩;多个力的作用节点尽量使力矢量交汇于一处,避免附加弯矩,降低应力水平。

11、 受冲击载荷结构柔性设计

 在有冲击载荷的情况下,加大其柔性,避免冲击,但快速响应特性会下降。

柔性准则的措施:

1.增加等截面杆的长度;

2.避免截面突变;

3.安装缓冲器;

4.选用弹性模量小的材料。

12、避免长压杆失稳准则

 对金属构件,压应力是拉应力的多倍,但压状态下,失稳破坏会破坏强度,设计上应避免。

注意检查是否有细长杆受压结构。

改进措施有:

1.加大截面惯性矩;

2.减小压杆长度;

3.加强支撑约束性;

4.截面形状与约束方式的最优组合;

5.合理选材

处于弹塑阶段的中小柔度杆,用高强度钢;

对大柔度杆,高强度钢不能提高其稳定性,须用普通钢

13、 热变形自由准则

使结构因为受热的变形自由。

 具体措施:

1.留有热变形的间隔

2.加膨胀节

3.或将管道做成弯的。

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