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機械結構設計入門:機械結構設計中的力學原則
機械結構設計入門:機械結構設計中的力學原則
關于“機械結構設計入門”這個話題,相信很多工科小伙伴都非常有興趣了解,因為這個話題也是大男孩們有興趣了解的。男人天生擁有機械情結,或許是因為機械帶著一種紳士或是氣息,把男人的自我與時計捆綁在每一個機械構件上。就像小男孩永遠對玩具汽車、飛機、火車充滿著好奇。那么既然大家都想知道機械結構設計入門:機械結構設計中的力學原則,100唯爾教育機械結構實訓課程小編便從網上搜集了一些機械設計師在設計工作中都需要注意的力學原則相關的信息,下面分享給大家一起了解一下這些原則吧!
機械結構的功能主要是靠機械零部件的1653幾何形狀及各個零部件之間的相對位置關系實現的。零部件的幾何形狀由它的表面所構成,一個零件通常有多個表面,在這些表面中有的與其它零部件表面直接接觸,把這一部分表面稱為功能表面。在功能表面之間的聯結部分稱為聯接表面。
零件的功能表面是決定機械功能的重要因素,功能表面的設計是零部件結構設計的核心問題。描述功能表面的主要幾何參數有表面的幾何形狀、尺寸大小、表面數量、位置、順序等。通過對功能表面的變異設計,可以得到為實現同一技術功能的多種結構方案。
01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。
02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。
03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。
04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。
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。
05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。
06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。
07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。
08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。
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。
09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。
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。
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。
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。
具體措施:
留有熱變形的間隔;
加膨脹節或將管道做成彎的。
一般來說,若某零件直接相關零件愈多,其結構就愈復雜;零件的間接相關零件愈多,其精度要求愈高。
文章來源:機械工程師微信公眾號(ID:MechanicalEngineers)
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