1、117.7 提高壓桿穩(wěn)定的措施 臨界載荷 Fcr 的值越大，壓桿的穩(wěn)定性越好。提高壓桿穩(wěn)定性，就得研究影響臨界載荷的諸多因素。（細(xì)長桿）或（中長桿）柔度在不改變橫截面面積的情況下，對細(xì)長桿和中長桿來說，合理選用材料，也可以提高壓桿穩(wěn)定性217.7.1 減小柔度(1) 改革支承條件，增強(qiáng)支承的剛性 使壓桿長度因數(shù) 的數(shù)值降低，從而達(dá)到減小柔度。 若將兩端鉸支改為兩端固定，細(xì)長壓桿的臨界載荷可達(dá)到原來的 4 倍。例如： 滑動軸承的長短對軸的約束也不同，滑動軸承較長，則約束越接近固定端；軸承較短，則接近鉸支承。 因此在條件許可的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加軸承長度，以提高壓桿穩(wěn)定性。(2) 減小壓桿長度 由于

2、柔度與桿長 l 成正比，所以在結(jié)構(gòu)許可的情況下，盡可能減小壓桿長度，能顯著提高壓桿的穩(wěn)定性。3 如果結(jié)構(gòu)不允許減小桿長，也可通過增加支承的辦法，達(dá)到同樣的目的。 如果在兩端鉸支細(xì)長壓桿的中點增加一個鉸支承，其臨界載荷可增加到原來的 4 倍。實際中為了提高穩(wěn)定性，大型車床的絲杠上都設(shè)有若干中間支承。(3) 合理選擇截面形狀和尺寸 當(dāng)截面面積 A 一定時，提高慣性矩 I ，可以增大慣性半徑 i ，從而達(dá)到減小柔度的目的。 提高慣性矩 I ，最經(jīng)濟(jì)的辦法是采用空的截面，如空心圓截面或采用型鋼制成的組合截面。如圖所示，用兩根槽鋼組成的壓桿，方案 (b) 和方案 (c) 顯然比方案 (a) 合理。zy(

3、a)zyb(b)zyc(c)4 但要注意， 不能使空心圓截面的桿壁太薄，否則會引起局部失穩(wěn)；也不能使組合截面中型鋼之間距離過大，否則連接變?nèi)酰w性能變壞，各型鋼近似為獨立的壓桿，穩(wěn)定性大大降低。(4) 等穩(wěn)定性問題 等穩(wěn)定性就是讓各個彎曲平面內(nèi)的柔度相等，因為失穩(wěn)總是首先發(fā)生在柔度最大的彎曲平面內(nèi)，其他彎曲平面內(nèi)柔度再小也不能提高壓桿的承載能力，所以等穩(wěn)定性是最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計方法。 等穩(wěn)定性的思路：(1)若壓桿在各個彎曲平面內(nèi)約束條件相同，即 相同，則應(yīng)選用空心圓形，空心正方形等截面形狀。對于組合截面壓桿，如圖所示，也應(yīng)按照 Iy = Iz 的原則，調(diào)整 b 的值。zyb5zyc(2)若壓桿在不

4、同彎曲平面內(nèi)約束條件不同，即 不同，則應(yīng)選用 Iy Iz 的截面形狀，例如矩形截面，并在具有較剛性約束的平面內(nèi)使主慣性矩較小，力求使兩個主慣性平面內(nèi)柔度值相互接近。對于組合截面壓桿，如圖所示，則應(yīng)調(diào)節(jié) c 值，以使 xy 及 xz 平面內(nèi)的柔度值相等或接近。17.7.2 合理選用材料(1) 大柔度桿 選用彈性模量 E 的數(shù)值大的材料，可以提高壓桿的穩(wěn)定性。例如其他條件均相同時，鋼桿的臨界載荷大于鑄鐵桿的臨界載荷。但是要注意，包括普通低碳鋼、合金鋼及高強(qiáng)度鋼在內(nèi)的各種鋼材，彈性模量 E 大致相同，約在 200 210 GPa ，因此試圖選用高強(qiáng)度鋼代替普通低碳鋼來改善細(xì)長壓桿的穩(wěn)定性是無濟(jì)于事的，反而造成材料的浪費。6(2) 中柔度桿 由于臨界應(yīng)力與材料的比例極限p、屈服極限s 或強(qiáng)度極限b 有關(guān)，材料強(qiáng)度越高，臨界應(yīng)力也越高。因此對于中柔度桿，選用高強(qiáng)度鋼代替普通碳鋼會