機械結構設計中的力學原則

1、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(jīng)過計算，并安全合格。

必要時須有試驗報告和數(shù)據(jù)。

2、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(xù)性和載荷均勻分布的設計可以實現(xiàn)。

3、力流路徑最短準則

力流優(yōu)先走較短路徑，剛度最大的路徑。

力線連續(xù)。為提高構建剛度，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。

盡量保證力流線路的直線狀態(tài)，這時力流路徑最短。

4、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??；

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(fā)生，判定標準是界面尺寸變化的急劇程度。

5、變形協(xié)調(diào)準則

在力的傳遞中，構件會發(fā)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。

6、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。

7、附加力自平衡準則

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：

平衡件；

對稱安置。

8、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(xiàn)，不一定就得是圓管形?？招慕Y構的壁厚不能太薄，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(jīng)過橫截面扭轉中心，不會產(chǎn)生附加扭矩。

多個力的作用節(jié)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(wěn)準則

對金屬構件，壓應力是拉應力的多倍，但受壓狀態(tài)下，失穩(wěn)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(yōu)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(wěn)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(jié)或將管道做成彎的。

審核編輯 ：李倩