机架的强度计算和变形计算.doc

《机架的强度计算和变形计算》文档详细探讨了机架设计中的关键步骤，包括基本尺寸的确定、截面形状的选择、强度与变形计算方法，以及疲劳强度和挠度的评估。以下是这些知识点的深入解析： 1. **基本尺寸与截面形状**：机架的基本尺寸主要包括窗口大小和立柱及横梁的截面尺寸。这些尺寸的设定会影响机架的承载能力，通常会参考特定的设计表格（表18.2-1和表18.2-2）来选取合适的截面形状，以保证机架的稳定性和强度。 2. **计算的基本假定**： - **外力考虑**：在计算中，通常假设机架只受到轧制力的影响，将均匀分布的载荷简化为集中载荷处理，同时考虑下横梁上的均布载荷。 - **结构模型化**：将机架视为一个封闭的框架结构，各截面形心相连，形成连续的整体。 - **平面变形**：假设机架的变形仅限于平面内，简化计算。 3. **运算符号与计算方法**：文档提到了表18.2-3、18.2-4、18.2-5和18.2-6，这些表格提供了进行静强度、变形计算和疲劳强度计算的公式和图解方法。对于复杂结构的机架，可以采用图解法来解决。 4. **计算实例**：以1200 x 550/1100四辊热轧机为例，进行了详细的计算流程展示： - **计算简图**：首先将机架简化为五个截面的封闭框架，确定截面的形心和惯性矩，绘制计算简图。 - **静强度校核**：通过表18.2-3的公式计算各截面的最大应力，并与许用应力比较，确保不超过允许值。 - **疲劳强度计算**：使用表18.2-5的公式计算疲劳安全系数，确保其大于许用安全系数，以满足长期使用的需求。 - **挠度计算**：依据表18.2-4的公式计算机架在垂直和水平方向的挠度，确保满足刚度要求。 5. **应力分析**：在案例中，使用有限元法对280 x 100/300四辊冷轧机的机架进行了应力分析，考虑到机架的对称性，简化为平面问题处理。通过分析得到的应力分布图，可以得出各个部位的应力状态，比如上横梁内缘的沿x轴方向的压应力，以及立柱的近似单向拉伸状态。 这些计算和分析对于确保机架在实际工作中的安全性至关重要，它们涉及到工程力学、结构设计和材料科学等多个领域，是机械工程中的基础内容。通过这样的计算，工程师能够确保机架在承受预期负载时不会发生过大的变形或损坏，从而保证设备的正常运行和生产效率。