机械强度设计
机械设计中的机械强度与可靠性研究
机械设计中的机械强度与可靠性研究在机械设计中，机械强度与可靠性是两个非常关键的研究方向。
机械强度主要关注材料的抗力和机构的承载能力，而可靠性则关注机械系统在工作条件下的稳定性和故障率。
一、机械强度研究机械强度是指机械系统在外部加载或内部受力情况下的稳定性和抗力能力。
机械强度的研究主要包括以下几个方面：1.1 材料力学性能研究机械设计中常使用的材料包括金属、塑料、复合材料等。
对于不同的材料，需要进行力学性能研究，包括拉伸性能、压缩性能、抗弯性能等。
通过对材料性能的研究，可以确定材料的极限强度和变形特性。
1.2 结构承载能力分析在机械设计中，结构的承载能力非常重要。
通过结构力学分析和有限元模拟等方法，可以计算出结构在不同载荷下的应力和变形情况。
这样可以评估结构的稳定性，并确定设计中需要加强或者调整的地方。
1.3 疲劳寿命评估机械系统常常在长时间工作条件下承受循环载荷。
疲劳寿命评估是机械设计中不可或缺的一部分。
通过进行疲劳试验和疲劳寿命预测，可以确定机械系统在不同工况下的使用寿命，并进行必要的优化和改进。
二、可靠性研究可靠性是指机械系统在预定条件下工作的稳定性和故障率。
可靠性的研究主要包括以下几个方面：2.1 故障分析与预测在机械设计中，故障分析和预测是非常重要的一项工作。
通过对机械系统的各个部件进行故障分析，可以确定故障的原因和发生概率。
同时，可以通过故障预测模型，对系统的可靠性进行评估和优化。
2.2 可靠性设计在机械设计中，可靠性设计是一种重要的设计思路。
通过在设计中考虑故障预防、冗余设计和备件设计等措施，可以提高机械系统的可靠性。
同时，可靠性设计也需要结合经济性和实际应用情况进行综合考虑。
2.3 可靠性试验与验证对于机械系统的可靠性研究，可靠性试验和验证是必不可少的。
通过设计合理的试验方案和测试方法，可以验证设计的可靠性，并进行必要的优化和改进。
三、机械强度与可靠性的关系机械强度和可靠性是紧密相关的。
机械强度设计PPT课件
零部件重要程度系数：K1
6
应力计算的准确度系数：K2
计算公式准确，所有作用力及应力已知时，取K2=1.0； 计算公式或图表，使计算所得应力较实际应力高时，
取K2=1.0； 计算应力较实际应力低，根据两者之差异，可选取
K2=1.05—1.65；
7
失效形式影响系数：K3
规定拉伸失效为理想失效，该失效形式下的
查表、计算、试验
44
5.3.5 断裂控制
1. 材料选择：KIc/σs 2. 结构设计 3. 定期检验制度 4. 控制安全工作应力
45
复习思考题
1. 常规疲劳设计与现代疲劳设计方法的异同点。 2. 疲劳破坏与静强度破坏有哪些不同？ 3. 损伤容限设计的基本思想是什么？ 4. 长度为2a = 1000mm 的悬臂梁AB ，其横截面为矩形，宽、
循环应力—应变下的材料特性
循环应力—应变曲线
25
5.2.3 影响疲劳强度的因素
材料组织成分、结构的影响； 零部件形状、尺寸和表面状况的影响； 工作载荷特性的影响； 服役环境和条件的影响。
26
5.2.3 影响疲劳强度的因素
1. 应力集中的影响
应力集中：外形突然变化或材料不连续地方，常产 生很大的局部应力
5.2.4 疲劳寿命设计
2. 常规疲劳寿命设计
（1）无限寿命设计：对疲劳强度要求高。钢轨、桥梁、车轴 等的设计。
静强度设计
疲劳强度校核
1 32
5.2.4 疲劳寿命设计
2. 常规疲劳寿命设计
（2）有限寿命设计：要求零部件或结构在给定的使用周 期内不能产生任何疲劳缺陷。常用于飞机、汽车、压力容 器等的设计中。
da dN
a N
研究裂纹扩展速率的目的：
机械强度与刚度设计
机械强度与刚度设计机械强度与刚度是机械设计中非常重要的两个方面，对于各种机械设备和结构来说都至关重要。
在机械设计中，我们需要确保所设计的机械零件或结构具有足够的强度和刚度，以满足其在使用过程中所承受的负荷和变形要求。
一、机械强度设计机械强度设计是指在机械设计中，根据所设计零件或结构所承受的负荷和应力条件，确定其尺寸和材料，以使其在使用过程中不会发生破坏或变形。
机械强度设计主要涉及以下几个方面：1. 负荷计算和分析：对于所设计的零件或结构，需要根据实际工作负荷和应力条件进行计算和分析。
这包括确定负荷类型、大小和方向等参数，并结合所选取的材料的力学性能参数进行计算。
2. 材料选择：根据负荷条件和材料的力学性能，选择合适的材料以满足设计要求。
常用的材料有金属材料如钢、铝合金等，以及非金属材料如塑料、复合材料等。
选择材料时需要考虑其强度、韧性、耐久性等因素。
3. 形状和尺寸设计：根据所选取的材料和负荷条件，设计零件或结构的形状和尺寸。
这包括确定截面形状、尺寸比例和曲面弯曲等参数，以在满足强度要求的前提下，尽可能减小零件或结构的体积和重量。
4. 强度校核和验证：通过对设计的零件或结构进行强度校核和验证，检查其在实际工作条件下是否满足强度要求。
这可以通过使用理论计算、数值模拟和实验测试等方法进行。
二、机械刚度设计机械刚度设计是指在机械设计中，考虑到所设计的零件或结构的变形和挠曲等因素，确定其刚度，以满足使用时的精度和稳定性要求。
机械刚度设计主要涉及以下几个方面：1. 变形分析：对于所设计的零件或结构，需要进行变形分析，了解其在各种工作条件下的变形情况。
这可以通过使用理论计算、数值模拟和实验测试等方法进行。
2. 材料和尺寸选择：根据变形情况和刚度要求，选择合适的材料和尺寸。
在选择材料时需要考虑其弹性模量和材料的刚性，以及材料的变形性能和耐疲劳性能等因素。
在选择尺寸时，需要通过减小零件或结构的长度、截面尺寸等来提高其刚度。
机械强度在机械设计中的作用
机械强度在机械设计中的作用首先，材料的强度是机械设计的基础。
不同材料具有不同的强度特性，选择合适的材料能够确保机械设备在承受力的情况下不会发生破坏。
材料强度的合理选取是提高机械设备承载能力的前提，同时也是减轻机械设备自身重量的关键。
在机械设计中，常见的材料包括金属材料、合成材料和复合材料等。
不同材料的强度特性十分复杂，需要根据具体应用情况选择合适的材料。
其次，结构的强度是机械设计的核心。
对于机械设备而言，结构的强度决定了机器能否承受外部负载，保持稳定运行。
结构的强度设计涉及到各种应力分析、强度计算和结构优化等工作。
机械结构设计时需要考虑各种工况下的载荷情况，以及材料的疲劳特性和变形特性等。
对于静态载荷情况下的设计，通常采用强度计算方法进行分析；对于动态载荷情况下的设计，需要考虑疲劳寿命和振动特性等因素，并采用材料强度与疲劳寿命计算方法。
机械设计中的强度分析常常涉及到各种载荷条件，包括静载荷、动载荷、冲击载荷等。
静载荷是指机械设备在静止状态下承受的载荷，静载荷分析主要涉及到材料的弹性变形和屈服特性，可以采用弹性力学理论进行分析。
动载荷是指机械设备在运动状态下承受的载荷，动载荷分析需要考虑设备的运动特性和材料的动态响应，通常采用动力学方法进行分析。
冲击载荷是指机械设备突然受到的瞬时载荷，冲击载荷分析需要考虑材料的瞬态响应和破坏形式，通常采用冲击力学方法进行分析。
机械强度的设计还需要考虑材料的安全配合和可靠性。
在机械装配过程中，各零部件之间必须具备一定的间隙，以便于进行装配和维修。
过大的间隙可能导致装配后的松动和振动，过小的间隙可能导致装配困难和零部件的磨损。
因此，在机械设计中必须考虑材料的安全配合，确保机械设备的装配和使用过程中不会引起不必要的损伤。
同时，机械强度设计还需要考虑材料的可靠性，在设计时应该充分考虑材料的强度特性和使用寿命等因素，避免因材料强度不足而导致机械设备的过早失效。
总之，机械强度在机械设计中具有重要的作用。
医疗器械机械强度和耐热的设计文档
医疗器械机械强度和耐热的设计文档医疗器械在现代医疗领域中扮演着至关重要的角色，它们不仅需要具备良好的功能性，还需要在使用过程中能够保持稳定的机械强度和耐热性能。
因此，医疗器械的设计文档对于确保其机械强度和耐热性能至关重要。
医疗器械的机械强度设计是指在不同应力状态下，医疗器械能够承受外部力量而不会发生破坏。
医疗器械在使用过程中会受到各种外部力的作用，如拉力、剪切力、挤压力等，而这些力量可能会导致医疗器械发生变形、断裂等破坏。
因此，在设计医疗器械时，必须考虑其所能承受的最大外部力量，并采取相应的措施来保证其机械强度。
在医疗器械的设计过程中，材料选择是确保机械强度的重要因素之一。
不同的材料具有不同的机械性能，有些材料具有较高的抗拉强度和抗压强度，而有些材料则具有较高的弹性模量和韧性。
设计人员必须根据医疗器械的使用环境和要求来选择合适的材料，以确保医疗器械具备足够的机械强度。
此外，医疗器械的耐热性能也是设计过程中需要考虑的重要因素之一。
在医疗领域中，一些医疗器械需要在高温环境下进行工作，如手术器械、灭菌设备等。
如果医疗器械的材料在高温环境下容易软化、膨胀或发生化学变化，就会影响其使用效果甚至危及患者的生命安全。
因此，在设计医疗器械时，必须考虑其在高温环境下的耐热性能，并选择具有良好耐热性能的材料。
除了材料选择，医疗器械的结构设计也对其机械强度和耐热性能起着至关重要的作用。
合理的结构设计可以使医疗器械在受到外部力作用时分布力量，减少应力集中，从而提高机械强度。
同时，良好的结构设计还可以提高医疗器械的散热性能，降低在高温环境下的温升，从而改善医疗器械的耐热性能。
因此，在医疗器械的设计文档中，必须对其结构设计进行认真考虑，确保其具备良好的机械强度和耐热性能。
此外，医疗器械的使用环境也是影响其机械强度和耐热性能的重要因素之一。
不同的使用环境可能对医疗器械的机械强度和耐热性能提出不同的要求。
例如，一些医疗器械需要在高温高湿的环境下使用，而另一些医疗器械则需要在低温低湿的环境下使用。
医疗器械机械强度和耐热的设计文档
医疗器械机械强度和耐热的设计文档医疗器械的设计是一项关键的工作，其机械强度和耐热性是设计过程中需要重点考虑的因素。
医疗器械在使用过程中需要经受各种力学和热力学的作用，因此其设计必须具备足够的机械强度和耐热性，以确保其在使用过程中不会出现失效或造成安全隐患。
在医疗器械的设计过程中，机械强度是设计工程师需要重点考虑的因素之一。
机械强度指的是医疗器械在受到外部荷载作用时不会发生破坏的能力。
医疗器械在使用过程中可能会承受各种静态和动态载荷，因此设计时需要考虑到不同载荷情况下的机械强度。
工程师通常会通过有限元分析等方法来评估医疗器械的机械强度，并根据分析结果进行设计优化，以确保医疗器械具备足够的机械强度。
除了机械强度外，医疗器械的耐热性也是设计过程中需要考虑的重要因素之一。
医疗器械在消毒和灭菌过程中通常需要承受高温，因此其材料和结构必须具备良好的耐热性，以确保在高温条件下不会发生变形或破坏。
设计工程师需要根据医疗器械的使用环境和需求，选择合适的耐热材料和结构设计，以确保医疗器械在高温条件下仍能正常工作。
在医疗器械的机械强度和耐热性设计过程中，设计工程师需要综合考虑多个因素。
首先，设计工程师需要对医疗器械的使用环境和工作条件进行充分了解，包括医疗器械在实际使用过程中可能承受的荷载类型和强度，以及在消毒和灭菌过程中可能受到的高温影响。
其次，设计工程师需要对医疗器械的结构和材料进行合理选择和设计，以确保其具备足够的机械强度和耐热性。
最后，设计工程师需要通过实验验证和仿真分析等方法对设计方案进行评估和优化，以确保医疗器械的机械强度和耐热性符合设计要求。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，医疗器械的机械强度和耐热性是设计过程中需要重点关注的因素。
设计工程师在进行医疗器械设计时，需要综合考虑医疗器械在使用过程中可能承受的力学和热力学作用，选择合适的材料和结构设计，以确保医疗器械具备足够的机械强度和耐热性。
通过合理的设计和优化，可以提高医疗器械的可靠性和安全性，为医疗工作者和患者提供更好的医疗保障。
变压器的机械强度设计要考虑哪些因素
变压器的机械强度设计要考虑哪些因素变压器作为电力系统中至关重要的设备，其机械强度设计直接关系到变压器的安全可靠运行。
在设计过程中，需要综合考虑众多因素，以确保变压器能够承受各种机械应力和环境条件的考验。
首先，要考虑的是变压器的结构形式。
不同的结构形式会对机械强度产生不同的影响。
例如，芯式变压器和壳式变压器在机械强度方面就有各自的特点。
芯式变压器的铁芯位于绕组中间，绕组围绕铁芯分布，这种结构在承受短路电流产生的电动力时，相对较为稳定。
而壳式变压器的铁芯则包裹着绕组，其机械强度在某些方面可能具有优势，但在另一些情况下可能又存在不足。
其次，材料的选择也是关键因素之一。
铁芯材料的质量和性能直接影响变压器的机械强度。
优质的硅钢片具有良好的导磁性和机械性能，能够在保证电磁性能的同时，提供足够的机械支撑。
绕组材料通常采用铜或铝，其材质的纯度、延展性和强度特性对于抵抗短路时的巨大电动力至关重要。
此外，绝缘材料的机械性能也不能忽视，它不仅要具备良好的绝缘性能，还要能够在机械应力作用下保持稳定。
变压器在运行过程中会受到短路电流的冲击，这是设计机械强度时必须重点考虑的因素。
短路电流会产生巨大的电动力，可能导致绕组变形、位移甚至损坏。
为了应对这种情况，需要通过精确的计算和分析，确定绕组的结构和支撑方式，以增强其抗短路能力。
例如，增加绕组的匝间绝缘厚度、采用加强的绕组骨架、合理布置绕组的换位等措施，都可以提高绕组在短路时的稳定性。
变压器还可能受到外部振动和冲击的影响，比如地震、运输过程中的颠簸等。
因此，在机械强度设计中，要考虑采用适当的减震和缓冲措施。
可以在变压器的底座安装减震器，或者在内部结构中设置缓冲部件，以减少外部振动对变压器的损害。
安装方式和安装环境也会对变压器的机械强度产生影响。
如果变压器是安装在户外，就需要考虑风载、雪载、温度变化等因素。
对于安装在特殊环境中的变压器，如高海拔地区、沿海地区等，还需要考虑大气压力、湿度、盐雾等环境因素对机械强度的侵蚀和破坏。
医疗器械机械强度和耐热的设计文档
医疗器械机械强度和耐热的设计文档## English Answer:Medical Device Mechanical Strength and Thermal Resistance Design Documentation.Introduction.Medical devices are subjected to various mechanical and thermal loads during their intended use. Ensuring the mechanical strength and thermal resistance of medical devices is crucial for patient safety and device performance. This design documentation provides guidelines for the design and testing of medical devices to meet the required mechanical strength and thermal resistance requirements.Mechanical Strength.Purpose:To ensure the device can withstand the intended mechanical loads without failure.Design Considerations:Material selection: Choose materials with appropriate tensile strength, yield strength, and fatigue life.Design geometry: Optimize the device geometry to distribute loads effectively and minimize stress concentrations.Manufacturing processes: Ensure proper manufacturing techniques and quality control to maintain material properties and structural integrity.Testing Methods:Tensile testing: Measures the material's ability to withstand elongation.Bend testing: Evaluates the device's resistance to bending forces.Compression testing: Assesses the device's ability to handle compressive loads.Fatigue testing: Determines the device's endurance under repeated mechanical loads.Thermal Resistance.Purpose:To ensure the device can withstand extreme temperatures without compromising its functionality or safety.Design Considerations:Material selection: Select materials with low thermal conductivity and high melting points.Heat transfer analysis: Calculate heat generation and dissipation to optimize thermal management.Component placement: Position heat-generating components strategically to minimize heat buildup incritical areas.Testing Methods:Thermal cycling: Exposes the device to alternating high and low temperatures to simulate operating conditions.Heat soak testing: Maintains the device at a constant elevated temperature to assess its long-term thermal stability.Accelerated aging testing: Exposes the device to extreme temperatures to simulate accelerated aging effects.Documentation Requirements.Mechanical Strength:Material specifications.Design drawings.Testing protocols and results.Failure analysis reports (if applicable)。
海底电力电缆铠装结构机械强度分析及设计
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强度设计 的关键 。
（ ）忽 略层 间 和层 内的摩 擦 ， 略 层 间 的互相 ４ 忽 作用 力 ， 间可完 全滑 动 。 层
１２ 每层铠 装覆盖 的密 集度 ．
收 稿 日期 ：０ ００ －６ ２ １ － １ ９
根据铠装 覆 盖密 集 程 度 的不 同， 同 的海 缆节 相 圆半 径可 以有 不 同的铠装 钢丝 根数 。通 常选 取 的铠
装覆 盖 密集 度 在 ９ ％ 一１０ ， 为在 这 个 范 围 内 ０ ０％ 因
基金项 目： 国家科技支撑 计划项 目第 ２子课题 “ 大长度 ２０ｋ ２ Ｖ光 电复合交联 电缆 工艺技 术 与关键 装备 的研究 （０７ Ａ ＩＢ ２ ” ２０ Ｂ Ｅ ９ ０ ） ．
作者简介 ： 夏 峰 （９ ５一） 男 ， １８ ， 宁波海缆研究院院长．
绝缘子机械强度检测系统设计与研究
国 内对 绝 缘 子 机 械 强 度
保 证 拉 力 控 制 的精 度 Ｉ ７ ］ 。 １ ｌ ２ 硬 件 总 体 实 现
检测多采用挂砝码形式 ， 这 种方式虽然操作 简单 ， 但 很 不 容 易 控 制拉力大小 ， 测 量 中很 难 得 到 准 确 的测 量 数 据 ， 由 于 绝 缘 子 的特
徐 击 水 （ 武汉 大 学动 力与机 械 学 院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
张子 蓬 （ 湖北３ － － 业 大学计算机 学院， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ８ ）
摘 要
绝 缘子 机 械 性 能检 测 中， 传 统 的检 测 方 法 是通 过 挂砝 码 的 形 式来 检 测 绝缘 子 的拉 力 ， 其 测 量精 度低 且 操 作 复杂 。针 对这 一 问题设 计 出 了一 套 自动化 程 度 高 的绝 缘子 机械 强度 检 测 系统。 该 系统 分 为 上位 机 和 下位 机 两部 分 ， 下位 机 以嵌入 式 ＡＲ Ｍ 微 处 理 器 为核 心 ， 运 算 处理 速 度快 。上位 机 系统软 件 开发 利 用 组 态软 件 ， 界 面仿 真 形 象 ， 操 作 方 便 。 为 了 消除 检 测 中环 境 因素 的影 响， 试 验 中环 境 温度 调 节 采 用模 糊控 制 算 法进 行 控 制 ， 提 高 了控 制速 度 和控 制 质 量 。设 计 系统 已投 入 使 用 ， 运行 效 果 良好 。
ｔ ｏ ｏｐｅ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ｏｗ ａｃ ｃｕ ｒ ａ ｃ ｙ Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏｌ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏｂｌ ｅｍ ， ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｅｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｓｕ ｌ ａ ｔ ｏｒ ｓ ｍｅｃ ｈａ ｎｉ ｃａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｄｅ—
机械设计基础机械强度计算
机械设计基础机械强度计算机械设计基础：机械强度计算一、引言机械设计是工程领域中重要的一个分支，其核心是确保机械结构的强度，以满足设计要求，保证运行的可靠性和安全性。
机械强度计算是机械设计中的一项重要工作，本文将介绍机械强度计算的基本概念、计算方法和应用。
二、机械强度计算基本概念机械强度是指材料在外力作用下所能承受的最大应力，在机械设计中，通常采用材料的屈服强度来表示。
机械强度计算主要根据所设计结构的受力分析和工作条件来确定结构的最大应力，并与材料的屈服强度进行比较，以确定设计的合理性。
三、机械强度计算方法1. 受力分析机械强度计算的第一步是对机械结构进行受力分析。
通过分析机械结构所受的外力和力的传递路径，确定各个部件的受力情况，包括受力方向、大小等。
2. 设计载荷计算根据机械结构的工作条件和使用要求，确定机械结构的设计载荷。
设计载荷包括静载荷和动载荷，静载荷是指机械结构在静止状态下所受的力，动载荷是指机械结构在运动过程中所受的力。
3. 应力分析根据受力分析和设计载荷计算，计算机械结构各个部件的应力分布情况。
应力分析包括正应力和剪应力的计算，正应力是指垂直于截面的应力，剪应力是指平行于截面的应力。
4. 强度校核根据材料的强度性能参数和所设计结构的应力情况，进行强度校核。
强度校核是通过将结构所受的最大应力与材料的屈服强度进行比较，判断结构是否满足设计要求。
四、机械强度计算的应用机械强度计算广泛应用于各个工程领域中的机械设计中，例如汽车工程、航空航天工程、机械加工等。
机械强度计算可以帮助设计师合理选择材料、确定结构尺寸和形状，以保证机械结构的强度和稳定性。
五、结论机械强度计算是机械设计中不可或缺的一部分，它通过分析受力情况、计算设计载荷和应力分析，校核结构的强度，以确保机械结构的可靠性和安全性。
在实际工程中，机械强度计算是提高机械设计质量的重要手段，也是保障工程安全的关键环节。
六、参考文献[1] 李明华. 机械设计基础[M]. 北京：机械工业出版社，2010.[2] 赵海山. 机械设计课程教程[M]. 北京：机械工业出版社，2015.。
大直径空心轴转子结构设计及机械强度计算.
不超过５２００ｍｍ的电机转子。而ＺＤ３１５／１３４４１００ｋＷ
电机若设计采用实心轴的话，其转子总重量将达８０吨，总长为６７８５ｒｒａｎ，为此只能采用空心轴结构。全焊接空心轴因为在浸漆前就已将两端的两段实心轴部分联接在一起，因此加大了转子浸漆的吨位及整体长一１０一
对大直径、大转矩的电动机来说，电机制造难
度、造价的增加主要还在于转子轴及转子支架。因
为转轴要锻造、轴径要粗，还要有充分的冷却，转子铁心压装要求高，加工困难。因此如何改进电机的结构，特别是改进电机转子、转子轴的结构已成为电机行业的一大课题。上海电机厂于二十世纪六十年代末就对转子空心轴的结构在大型直流电机上的应用进行攻关研究，最近为国内钢铁厂热轧工程轧机
度，该电机的制造只能采用组合式空心轴结构。组合式空心轴选用材料方便，容易找到两种焊接性能差别不大的材料来做空－１、５＇轴圆筒和空心轴法兰盘，且焊接时占地空间、面积小，对设备的要求不是很高。但是组合式空心轴结构要比全焊接空心轴结构多一次两侧实心轴的装、拆轴工艺。这种结构必须要有大量的高强度螺栓、圆柱销等配合连接零件，且金加工工序多、周期长、精度高、技术难度大，同时要严格控制转
２７２８０ｋｇ
转轴的临界转速３３１０ｒ／ｒａｉｎ
１５１３ｒ／ｍｉｎ
非传动端３８８ｋＮ有效铁心长度
１１７ｅｒａ１１７ｅｒａ
轴承支撑力传动端３５３ｋＮ
空心圆筒长度１７３ｃｍ
总集中扭矩
２９４０ｋＮｍ
非传动端５５１ｋＮｍ主极气隙长度０．７ｅｒａ
机械设计中的机械强度与刚度规范要求
机械设计中的机械强度与刚度规范要求机械设计中的机械强度与刚度规范要求是确保机械系统能够承受外部载荷并保持其形状和结构稳定的重要准则。
机械强度主要涉及材料的抗拉、抗压、抗弯等力学性能，而机械刚度则描述了机械系统的变形特性以及其对载荷的响应能力。
一、机械强度规范要求1. 抗拉强度要求机械设计的材料抗拉强度是指材料在拉伸过程中的最大承载能力。
为确保机械系统能够承受预期的载荷并不发生拉伸破坏，各种机械设备设计通常需要满足一定的抗拉强度要求。
例如，在汽车制造中，发动机零部件通常需要具有足够的抗拉强度来承受来自运动部件的巨大拉力，保证汽车的正常运行。
2. 抗压强度要求机械设计中的材料抗压强度是指材料在受压作用下的最大承载能力。
在一些应用中，如建筑结构和机械支撑装置，如果材料的抗压强度不足，就会导致结构的塌陷或崩溃。
因此，机械系统的设计需要考虑抗压强度要求，确保其结构的稳定性和可靠性。
3. 抗弯强度要求机械系统在工作过程中往往受到弯曲力的作用，因此机械设计中的抗弯强度也是必须要考虑的因素之一。
抗弯强度是指材料抵抗弯曲变形和破坏的能力。
在设计过程中，需要根据机械系统所承受的弯曲力和材料的力学性能来选择适当的材料和结构形式，以确保机械的弯曲稳定性。
二、机械刚度规范要求1. 结构刚度要求机械系统的结构刚度是指其抵抗外部载荷作用下变形的能力。
通常情况下，机械系统的刚度需要满足设计要求，以保持其稳定性和精度。
例如，在数控机床的设计中，需要保证工作台的刚度足够高，以消除加工过程中产生的振动和变形，从而提高加工质量和精度。
2. 运动刚度要求机械系统的运动刚度是指其在运动过程中的变形能力。
对于一些精密设备和高速机械，通常需要具有良好的运动刚度，以确保其响应快速、定位准确。
例如，在机床主轴的设计中，需要满足一定的轴向刚度和扭转刚度要求，以保证机床在高速切削过程中的稳定性和定位精度。
总结：机械设计中的机械强度与刚度规范要求直接关系到机械系统的稳定性、可靠性和精度。
塔设备机械强度校核
（一） 已知条件：（1） 塔体直径i D =800mm ，塔高H=29.475m 。
（2） 设计压力p=2.3Mpa 。
（3） 设计温度t=19.25O C ,（4） 介质为有机烃类。
（5） 腐蚀裕量2C =4mm 。
（6） 安装在济南地区（为简化计算，不考虑地震影响）。
（二） 设计要求（1） 确定塔体和封头的厚度。
（2） 确定裙座以及地脚螺栓尺寸。
（三） 设计方法步骤A 材料选择设计压力p=2.3Mpa,属于中压分离设备，三类容器，介质腐蚀性不提特殊要求，设计温度19.25O C ，考虑选取Q235-C 作为塔体材料。
B 筒体、封头壁厚确定先按内压容器设计厚度，然后按自重、液重等引起的正应力及风载荷引起的弯曲应力进行强度和稳定性验算。
a 筒体厚度计算按强度条件，筒体所需厚度d δ=[]22it pD C pσ+Φ-= 2.3800420.85125 2.3⨯+⨯⨯-=12.75 mm 式中[]t t σ——Q235-C 在19.25O C 时的许用应力。
查《化工设备机械基础》为125MpaΦ——塔体焊缝为双面对接焊，局部无损检测，Φ=0.85。
2C ——腐蚀裕量，取值4mm 。
按刚度要求，筒体所需最小厚度min δ=22800 1.610001000i D mm ⨯==。
且min δ不小于3mm 。
故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm 。
考虑到此塔较高，风载荷较大，而塔的内径不太大，故应适当增加厚度，现假设塔体厚度 n δ=20mm ，则假设的塔体有效厚度e δ=12n C C δ--=20-4.8=15.2mm式中1C ——钢板厚度负偏差，估计筒体厚度在8～25mm 范围内，查《化工设备机械基础》的1C =0.8mm 。
b 封头壁厚计算采用标准椭圆形封头，则[]2 2.3800421250.850.5 2.320.5id t pD C p δσ⨯=+=+⨯⨯-⨯Φ- =12.71mm 。
为便于焊接，取封头与筒体等厚，即n δ=20mm 。
注册发输变电电气工程师考试知识点总结十二章(全)
第一章输电线路《线路手册》P179表3-2—3,电线风压不均匀系数和电线体型系数见P174表3—1—14和P175表3—1—15。
（二）导线应力弧垂计算注：用综合比载。
最大弧垂不等于最低点弧垂。
（三）代表档距计算、临界档距计算1、代表档距：《线路手册》P182式3-3—4，考虑悬挂点高差见式3-3-5.2、临界档距：《线路手册》P186～187式3-3-19及3—3—20。
（四）水平、垂直档距计算《线路手册》P183～184式3—3—9等. 注：悬挂点高差正负规定（五)架线观测档弧垂计算《线路手册》P210（六）塔头间隙尺寸1、悬垂子串摇摆角（或称悬垂子串风偏角）计算:《线路手册》P103注：分裂导线要乘分裂数，因为绝缘子自重无法忽略.2、导线风偏角的计算注:个人认为,用以上2个比载算出来的只是最大风偏角，如题目问实际情况下的风偏角,要用给定风速下的比载。
（七)一般档距的档距中央,导线与地线间的距离查GB50545—2010式7.0。
15 ,式中L--档距（m)档距较大时,中央导线与地线间的距离还要符合DL/T620表10。
表10 防止反击要求的大跨越档导线与避雷线间的距离(九)大档距导线与避雷线间距离的确定:查DL/T620—1997附录C,C13式（C26）：S2=≈0。
1 I《手册》P119如按上述两式选定的导线与地线间距离过大，致使大跨越杆塔在结构上发生困难或在经济上很不合理时，可考虑用几根横连线在档中将两根地线连接起来.此时，导线与避雷线之间的距离可以减小到下列数值（2—6—64）（十）线路过电压相关计算:1、雷电流幅值的概率：DL/T620—1997附录C式C12、Td=40地区每100km每年的雷击次数:3、电晕对雷电波波形的影响：DL/T620-1997附录C式C124、雷击有避雷线路杆塔顶部时耐雷水平的确定:DL/T620-1997附录C，5、绕击率的确定:DL/T620-1997附录C式C8。
机械强度设计计算
sH
式中ρ1和ρ2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其中正号用于外 接触，负号用于内接触。 接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引起 的应力，是二向应力状态，而接触应力是三向应力状态。接触应力的特点 是：仅在局部很小的区域内产生很大的应力。
三、低周疲劳和热疲劳
1、低周疲劳
1）定义：金属材料在超过其屈服强度的低频率循环应力或超过其 屈服应变作用下，经102~105次循环而产生的疲劳。 在火电厂应用中一般指机组启停时因热应力或离心力施加和释 放的循环所导致的疲劳 2）常按破坏循环次数的高低将疲劳分为两类： ①高循环疲劳（高周疲劳）。作用于零件、构件的应力水 平较低 ，破坏循环次数一般高于104～105的疲劳 ，弹簧、传 动轴等的疲劳属此类。 ②低循环疲劳（低周疲劳）。作用于零件、构件的应力水 平较高 ，破坏循环次数一般低于104～105的疲劳，如压力容器、 燃气轮机零件等的疲劳。
omom5单向不稳定变应力时的疲劳强度计算不稳定变应力非规律性规律性用统计方法进行疲劳强度计算按损伤累积假说进行疲劳强度计算规律性不稳定变应力若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用则应力每循环一次对材料的损伤率即为1n二机械零件的抗断裂强度和接触强度1机械零件的抗断裂强度在工程实际中往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂这种现象称为低应力脆断
S ca OM ' OM S劳强度计算
不稳定变应力 非规律性 规律性 用统计方法进行疲劳强度计算 按损伤累积假说进行疲劳强度计算
规律性不稳定变应力
若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力 σ1 每循环一次 对材料的损伤率即为1/N1，而循环了n1次的σ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此 类推，循环了n2次的σ2对材料的损伤率即为n2/N2，……。 当损伤率达到100%时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有：
机械设计中的机械强度与刚度分析
机械设计中的机械强度与刚度分析在机械设计中，机械强度与刚度是两个重要的概念。
机械强度指的是机械结构在受到外界力的作用下能够保持稳定的能力，而机械刚度则指的是机械结构在受到外力作用时不发生过大变形的能力。
本文将对机械强度与刚度的分析方法以及影响因素进行讨论。
第一部分：机械强度分析机械强度的分析是为了确保机械结构在工作过程中不会出现破坏的情况。
在机械设计中，我们通常使用强度分析来评估机械结构的强度。
强度分析可以分为静态强度分析和动态强度分析两种情况。
静态强度分析主要是通过分析机械结构在静态载荷作用下的受力情况来评估其强度。
常见的静态强度分析方法包括弹性力学分析、有限元分析等。
这些方法可以帮助工程师计算和评估机械结构在静态载荷下的应力、变形等参数，从而确定结构的破坏强度，为设计提供依据。
动态强度分析是指机械结构在动态载荷作用下的强度分析。
动态载荷包括冲击载荷、振动载荷等。
在进行动态强度分析时，需要考虑到载荷的频率、幅值等因素，以及材料的动态性能。
常见的动态强度分析方法包括动力学分析、模态分析等。
第二部分：机械刚度分析机械刚度的分析是为了保证机械结构在工作时不会发生过大的变形，从而满足设计要求。
机械刚度的分析方法包括静态刚度分析和动态刚度分析两种情况。
静态刚度分析通过计算机械结构受到外力作用时的变形情况来评估其刚度。
常见的静态刚度分析方法包括刚度矩阵分析、有限元分析等。
这些方法可以帮助工程师计算和评估机械结构在静态载荷下的变形和刚度参数，从而确定结构的刚度，为设计提供依据。
动态刚度分析是指机械结构在动态载荷作用下的刚度分析。
动态刚度的计算需要考虑载荷的频率、幅值等因素，以及材料的动态性能。
常见的动态刚度分析方法包括模态分析、振动分析等。
第三部分：影响机械强度与刚度的因素机械强度和刚度受多种因素的影响，包括结构形状、材料性能、载荷情况等。
结构形状是影响机械强度和刚度的重要因素之一。
不同的结构形状将导致不同的应力分布和变形情况。
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• 其中，工作应力σmax 或τmax 由相关的应力公式来计算；材料的许用 应力[σ]或[τ ]采用直接试验的方法（如拉伸试验或扭转试验）测得材 料相应的极限应力并除以安全因数来求得。但是，在一般情况下，受 力构件内的一点处既有正应力，又有切应力，
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3.2 应力状态与强度理论
• 这时，一方面要研究通过该点的各个不同方位截面上应力的变化规律， 从而确定该点处的最大正应力和最大切应力及其所在截面的方位。受 力构件内一点处所有方位截面上应力的集合称为一点处的应力状态。 另一方面，由于该点处的应力状态较为复杂，而应力的组合形式又有 无限多的可能性，因此，不可能用直接试验的方法来确定每一种应力 组合情况下材料的极限应力。于是，就需要探求材料破坏（断裂或屈 服）的规律。如果能确定引起材料破坏的决定性因素，就可以通过比 较轴向拉伸试验的结果，来确定各种应力状态下破坏因素的极限值， 从而建立相应的强度条件，即强度理论。
• 由于工程上的需要，两百多年来，人们对于材料破坏产生的原因提但 这些假说都只能被某些破坏实验所证实，而不能解释所有材料的破坏 现象。这些假说统称为强度理论。
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3.2 应力状态与强度理论
• 对于轴向拉压和平面弯曲中的正应力，通常将其与材料在轴向拉伸 （压缩）时的许用应力相比较来建立强度条件。同样，对于圆杆扭转 和平面弯曲中的切应力，由于杆件危险点处横截面上切应力的值最大， 且处于纯剪切应力状态，故可将其与材料在纯剪切状态下的许用应力 相比较来建立强度条件。则构件的强度条件为：
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3.2 应力状态与强度理论
• 如果只有一个主应力等于零，则称为双向应力状态，如图3.2（b）所 示；如果有两个主应力等于零，则称为单向应力状态，如图3.2（c） 所示。单向应力状态也称为简单应力状态，其他的应力状态称为复杂 应力状态。
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3.3 常见的机械强度理论
• 3.3.1 第一强度理论
上一页 下一和结构强度两方面的内容。所谓强度是指材料、 机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。狭义的强度是研究各种断 裂和塑性变形过大的问题；而广义的强度则包括强度、刚度和稳定性， 有时还包括机械振动问题。
• 强度理论是指判断材料在复杂应力状态下是否会发生破坏的理论。材 料在外力的作用下有两种不同的破坏形式：一种是在不发生显著塑性 变形状况下的突然断裂，这种称为脆性破坏；另一种是因发生显著塑 性变形而不能继续承载的破坏，这种称为塑性破坏。
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3.1 强度与失效
• 关于机械零件强度设计的实践已经历了上千年的发展，作为一个理论 体系，它也拥有500 年左右的历史，并且其发展与力学、工程材料学 和制造工艺学等学科的发展密切相关。从广义上来讲，机械零件的强 度就是指零件抵扰各种机械破坏的能力。最早为人所知的对机械零件 起破坏作用的外在因素是外载荷。后来，人们提出了内力和应力的概 念。显然，应力的概念比外载荷更进了一步。直到今天，人们仍然把 应力作为引起材料发生破坏的因素之一。只有在应力分布不均匀的构 件内考虑超过弹性极限的破坏问题时，人们才又提出以极限载荷作为 强度计算的准则。此外，对于某些零件，例如当柱、壳体等构件把丧 失稳定性作为破坏形式时，才用失稳极限载荷作为强度计算的准则。 材料抵抗破坏的能力取决于材料本身的力学性质。
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3.2 应力状态与强度理论
• 研究一点的应力状态时，往往围绕该点取一个无限小的正六面体—— 单元体来研究。作用在单元体各面上的应力可认为是均匀分布的。如 果单元体的一对截面上没有应力，即不等于零的应力分量均处于同一 坐标平面内，则称为平面应力状态，如图3.1（a）所示；而单元体的 所有面上均有应力的，则称为空间应力状态，如图3.1（b）所示。根 据对弹性力学的研究可知，在任何应力状态下，总可以找到三对互相 垂直的面，在这些面上的切应力等于零，且只有正应力，如图3.2（a） 所示。这样的面称为应力主平面（简称主平面），主平面上的正应力 称为主应力，一般用用σ1、σ2 和σ3 来表示（按代数值σ1≥ σ2≥ σ3）。 如果三个主应力都不等于零，则称为三向应力状态，见图3.2（a）；
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3.1 强度与失效
• 以往，从强度的观点来看，人们只知道静破坏这一种现象，于是相应 地开展了对静载荷作用下的弹塑性应力分析和材料的强度极限，以及 屈服极限的研究工作，并得出了弹性力学、塑性力学和材料力学等一 系列学科的理论知识。
• 现代机械所承受的工况、载荷及环境条件越来越苛刻，所遇到的机械 强度问题也越来越复杂。在制造和使用过程中，机械零构件中经常存 在微观缺陷和微裂纹，在研究其裂纹的产生、成长及破坏机制时，除 了需要固体力学、计算力学和实验力学知识以外，还需要细观力学、 损伤力学和断裂力学的知识来进行分析研究。为确定机械零件的使用 寿命以及延寿和安全评估等问题，还必须具有随机理论、疲劳强度、 统计分析及可靠性方面的知识；因此，在研究现代机械强度问题时， 需要把多种学科的知识综合应用起来。
第3 章 机械强度设计
• 3.1 强度与失效 • 3.2 应力状态与强度理论 • 3.3 常见的机械强度理论 • 3.4 常用（初始）屈服条件 • 3.5 塑性应力应变关系的增量理论 • 3.6 塑性应力应变关系的全量理论 • 3.7 含裂纹的强度理论 • 3.8 脆性断裂的准则 • 3.9 弹塑性断裂力学
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3.1 强度与失效
• 对于单向应力状态，由于可直接对其做拉伸或压缩实验，所以通常就 用破坏载荷除以试样的横截面积而得到的极限应力（强度极限或屈服 极限，见材料的力学性能）作为判断材料破坏的标准。但在二向应力 状态下，材料的内破坏点处的主应力σ1 、 σ2 不为零；在三向应力状 态的一般情况下，三个主应力σ1 、 σ2 和 σ3 均不为零。不为零的应 力分量有不同比例的无穷多个组合，因此不能用实验逐个确定。