文档介绍：提高构件弯曲强度的措施
摘要：本文从弯曲正应力的强度条件出发，总结推导出要想提高材料弯曲强度应从两方面考虑：一方面是
改善梁的受力情况，另一方面是采用合理的横截面形状。紧接着结合生活中的工程实例，具体讨论了在满足强度条件下如何设计和选2 - (— D )2 二(一D )2
1 2 2 2 5 2 5 2
将Di = 40 mm代入上式，得
D = 50 mm， d = 30 mm
2 2
均布载荷作用下的简支梁，最大弯矩产生在梁的跨度中点处截面上
M = ql2 = 2 %103 x 22 n • m = IkN • m
max 8
最大正应力发生在梁跨度中点处截面的上下边缘上。实心圆截面梁的最大应力
32 x103
兀()3
Pa 二 159MPa
M 32M
G = max max
max W 兀D 2
1 1
空心圆截面梁的最大应力
，_M
G = max
max 'W^
2
=Mmax = 32x103 Pa = P a
兀D打1_（d2）4]兀（°.°5）3[1 —（3 5）4]
322 [ （ D
2
空心圆截面比实心圆截面梁的最大正应力减少了
G —G 159 -
——max max = = %
g 159
max
这就是实际工程中采用空心截面的一种原因。
机械工程中，经常用空心轴取代实心轴，也是选用合理截面形状程中使用空心轴有如下原因：
轴件一般传递扭矩，实际上根据材料力学，传动扭矩的轴的外径部分，越向内部效能越低。
作为零部件设计最基本的成本最低原则，空心轴可以减少材料使用，成本较低。
使用材料的多少和自重的大小，与横截面面积A成正比，根据材料力学，合理的截面形状应该是截面面积较小，而抗弯截面系数W较大。
对于旋转速度较高的零部件，重量增大使转动惯量增加，重量越轻越好，比如汽车后桥传动轴。
对于卧式车床主轴来说，空心设计的原因除上述3条外，还在端部设计锥定位内孔，便于工装定心，如顶尖。
最后就是为了在轴中再穿过一根轴，而设计空心，比如双作用离合器拖拉机的离合器轴。
空心轴占用的空间体积比较大，但可以降低重量。根据材料力学分析，在转轴传递扭矩时，从径向截面看，越外的地方传递有效力矩的作用越大。在转轴需要传递较大力矩时，就需要较粗的轴径。而由于在轴心部位传递力矩的作用较小，所以一般采用空心的，以减少转轴的自重。
⑵用变截面梁
对于等截面梁，除M 所在截面的最大正应力达到材料的许用应力外，其余截面的应
max
力均小于，甚至远小于许用应力。因此，为了节省材料，减轻结构的重量，可在弯矩较小处采用较小的截面，这种截面尺寸沿梁轴线变化的梁称为变截面梁。若使变截面梁每个截面上的最大正应力都等于材料的许用应力，则这种梁称为等强度梁。考虑到加工的经济性及其他工艺要求，工程实际中只能作成近似的等强度梁，例如机械设备中的阶梯轴（）,摇臂钻床的摇臂（）及工业厂房中的鱼腹梁（）等。
三、如何合理的选用材料和进行截面设计
构件选用何种材料，应综合考虑安全、经济等因素。近年来低合金钢生产发展迅速，如16Mn、15MnTi钢等。这些低合金钢的生产工艺和成本与普通钢相近，但