梁的刚度校核.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,材料力学I 第五章梁弯曲时的位移,梁的刚度校核,土建工程中通常只限制梁的挠跨比，。在机械工程中，对于主要的轴，；对于传动轴还要求限制在安装齿轮处和轴承处的转角，。,11/27/2025,2,例题1,图,a,所示简支梁由两根槽钢组成(图,b,)，试选择既满足强度条件又满足刚度条件的槽钢型号。已知,=,170 MPa,，,=,100 MPa,，,E,=210 GPa，。,11/27/2025,3,解：,一般情况下，选择梁的截面尺寸或选择型钢的型号时，先按正应力强度条件选择截面尺寸或型钢型号，然后按切应力强度条件以及刚度条件进行校核，必要时再作更改。,11/27/2025,4,1.,按正应力强度条件选择槽钢型号,作梁的剪力图和弯矩图如图,c,和图,e,。最大弯矩在距左支座,0.8 m,处，,M,max,=62.4 kNm,。梁所需的弯曲截面系数为,11/27/2025,5,而每根槽钢所需的弯曲截面系数,W,z,36710,-,6,m,3,/2=183.5,10,-,6,m,3,。由型钢表查得,20a,号槽钢其,W,z,=178 cm,3,，虽略小于所需的,W,z,=183.510,-,6,m,3,而最大弯曲正应力将略高于许用弯曲正应力,s,，但如超过不到,5%，,则工程上还是允许的。,超过许用弯曲正应力的百分数为(,175,-,170,)/,1703%，,未超过,5%，,故允许。事实上即使把梁的自重(,222.63 kg/m=0.4435 kg/m,)考虑进去，超过许用弯曲正应力的百分数仍不到,5%,。,现加以检验：,11/27/2025,6,2.,按切应力强度条件校核,最大剪力,F,S,max,=138 kN,，在左支座以右,0.4 m,范围内各横截面上。每根槽钢承受的最大剪力为,每根,20a,号槽钢其横截面在中性轴一侧的面积对中性轴的静矩，根据该号槽钢的简化尺寸(图,d,)可计算如下：,11/27/2025,7,其值小于许用切应力,t,=,100 MPa，,故选用,20a,号槽钢满足切应力强度条件。,当然，的值也可按下式得出：,每根,20,a号槽钢对中性轴的惯性矩由型钢表查得为,I,z,=,1780,cm,4,于是,11/27/2025,8,3.,按刚度条件校核,此简支梁上各集中荷载的指向相同，故可将跨中截面,C,的挠度,w,C,作为梁的最大挠度,w,max,。本教材附录序号,11,中给出了简支梁受单个集中荷载,F,时，若荷载离左支座的距离,a,大于或等于离右支座的距离,b,，跨中挠度,w,C,的计算公式为,可见，对于此梁上的左边两个集中荷载，应为,11/27/2025,9,于是由叠加原理可得,而许可挠度为,由于,w,max,w,，故选用,20a,号槽钢满足刚度条件。,11/27/2025,10,.提高梁的刚度的措施,(1)增大梁的弯曲刚度,EI,由于不同牌号的钢材它们的弹性模量,E,大致相同(,E,210 GPa,)，故从增大梁的弯曲刚度来说采用高强度钢并无明显好处。,为增大钢梁的弯曲刚度，钢梁的横截面均采用使截面面积尽可能分布在距中性轴较远的形状，以增大截面对于中性轴的惯性矩,I,z,，例如工字形截面和箱形截面。,11/27/2025,11,跨长为,l,的简支梁受集度为,q,的满布均布荷载时，最大弯矩和最大挠度均出现在跨中，它们分别为,(2),调整跨长和改变结构的体系,11/27/2025,12,如果将两个铰支座各内移一个距离,a,而成为如图,a,所示的外伸梁，且,a,=0.207,l,，则不仅最大弯矩减小为,而且跨中挠度减小为,(a),11/27/2025,13,而此时外伸端,D,和,E,的挠度也仅为,11/27/2025,14,所谓改变结构的体系来提高梁的刚度在这里是指增加梁的支座约束使静定梁成为超静定梁,，例如在悬臂梁的自由端增加一个铰支座，又例如在简支梁的跨中增加一个铰支座。,11/27/2025,15,高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到2530m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.0080.01mm，重复定位精度0.0040.005mm。落地式铣镗床铣刀 由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。,工艺特点,精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。,更多精品文档，欢迎浏览。,11/27/2025,16,