手指橫梁設計之古典理論

手指橫梁設計之古典理論

 
    工程設計任務是找到部件整體與懸臂梁力量之間平衡點。當懸臂梁凸出深度很大時，能確保安全，但同時在組裝與拆卸

時產生更大張力。本章闡述了如何取得此平衡點的

方法。

    一個典型的手指部件由尾部有突起塊的懸臂梁

組成(見圖Ⅱ-1)，突起塊深度確定了安裝時的偏斜尺

寸。

    典型的凸起塊在入口處有一個細小的斜面，在

固定部份有一個尖銳角度，入口處微小角度(α)(見

圖Ⅲ-2)，有利於減小安裝力量，而固定處的尖銳角
(α')則會使拆卸非常困難或喪失特有的功能。因此

安裝和拆卸的力量都可由改變上面提到的角度找到

最佳點。

    手指主要設計考慮是手指拆裝完整性和其力量，

零件的完整性由梁的強度(k)及安裝、拆卸所需偏移

量決定，硬度可通過使用較高的彎曲模量材料(E)或通

過提高梁的橫截面積，產品的瞬間慣性這兩個參數

(EI)將決定一個給定長度的硬度。

    梁的完整性也可通過提高凸起部分深度而提高，

因此梁必須增大偏移量，這將導致從聯結鉤內取出

凸起部件時需更大的力。因此當梁的偏移量增加時梁

的應力也增加，假如梁的應力超過材料的屈服強度時

將導致失敗。

    因此這個偏移量必須優先考慮材料的屈服強度和應力。這可通過確定梁的最佳幾何截面獲得。以確保所達到所需的傾斜度而不必增加原材料的力量或應力极限。

    安裝和拆卸力將隨著梁的彈性系數(k)和最大偏移量(Y)而增加，使這個力P與梁的偏移量成正比。

                 P= k．Y

這個彈性系數(k)取決於梁的幾何輪廓，如圖Ⅲ-3所示。

    允許扭曲力和應變將隨著偏移量(Y)而減小(見圖Ⅲ-3)，為防止失敗，所計算的扭曲力和應變應小於材料本身的屈服強度或屈服應變。

    當選擇一個像Nylon為柔韌模彈性材料時，在模具干燥的情況下，數據表上的彈性值、偏移量或殘餘應力值慣於使用計算值。相對濕度50%以下，物理性質降低，因此彈性和殘餘應力降低，同時偏移是會增加。這兩種方案都應該要進行檢查。
    懸臂梁:彈性偏移量計算公式:

      1)相同尺寸的交叉部位，固定端=活動端

        彈性系數: k= P/Y= (E．b)/4．(t/L)3
        允許扭曲系數: ε=1.50×(t/L2)．Y

 

      2)寬度相同，活動端高度為t/2

        彈性系數: k= P/Y= (E．b)/6.528．(t/L)3

        允許據曲系數: ε=0.92×(t/L2)．Y

 
      3)高度相同，活動端寬度為b/4

        彈性系數: k= P/Y= (E．b)/5.136．(t/L)3

        允許據曲系數: ε=1.17×(t/L2)．Y

注: E----彎曲模量

   P----壓力

    Y----偏移量

     ε----允許扭曲系數

     b----梁臂的寬度

   

    結論點:在一個典型的手指中梁的力量取決於其幾何輪廓及安裝時最大偏移量。手指安裝和拆卸力量主要取決於凸起塊入口及固定角度。