1、强度计算和试验准则
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。
必要时须有试验报告和数据。
2、均匀受载准则
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。
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
力流优先走较短路径,刚度最大的路径。
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。
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:
避免截面突变的设计,尤其是避免力流截面急剧变小;
降低缺口附近的材料钢度;
加预压力应力;
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。
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
构件局部的应力和该处的材料许用值相等。
省材料、降能耗。
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:
平衡件;
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:
增加等截面杆的长度;
避免截面突变;
安装缓冲器;
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,但受压状态下,失稳破坏会破坏强度,设计上应避免。应注意检查是否有细长杆受压结构。
改进措施:
加大截面惯性矩;
减小压杆长度;
加强支撑约束性;
截面形状与约束方式的最优组合;
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:
留有热变形的间隔;
加膨胀节或将管道做成弯的。
审核编辑 :李倩
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原文标题:机械结构设计中的力学原则
文章出处:【微信号:AMTBBS,微信公众号:世界先进制造技术论坛】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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