設 計 總 則

設 計 總 則

 

    注意三項基本問題:應力集中、蠕變和疲勞。以下是問題產生和問題防止的描述。為熱塑性材料設計之範例。
    手指設計失敗最常見原因是拐角處的應力集中。因為拐角處通常為應力集中的最大點，因而銳角會增大應力，從而超出材料的強度，導致點破。這對較硬補強性樹脂，如玻纖尼龍料低伸長率材料尤其嚴重。更多延伸率較好的材質，如非補強尼龍料，在破裂之前就開始變形。因為其降壓應力造成。解決方法之一是在橫梁和牆壁之間加R角，因此R角應至少R/t大於50%，大大超過50%在邊緣力是增加，會

導致另外的問題，例如內孔和收縮，如果收

縮被認為不好，可以使用小的R角，但是會

增加這一區域應力。另一方法是只在橫梁的

屈伸面加“R”。

    潛在鬆馳更準確地(應力鬆懈)會導致手
指間的夾住力減少。應力鬆懈依時間遂漸發

生。如果零件間有gasket或緊配合存在，此

處的鬆懈可能導致密封壓力的喪失，導致滑動

的遺漏。另一常見問題是因公差變化零件間有

很多的play，從而產生噪音或引起振動。解決

的方法有:設計低應力手指橫梁，設計90°倒

角，這樣可使搭配零件不會滑出或變鬆。(見圖Ⅵ-2)。另一方法是加大倒角和此處的手指伸出長度，見圖Ⅵ-3。加深中空深度，評估公差學習最壞情況。即使發生鬆馳現象，也能讓設計達到所給定的拉力。
    疲勞或repetitive loading是第三個主要的失

敗的原因。如果有成千上萬的周期，則要考慮其

疲勞性。設計時考慮應力應該在材料的強度內。

以免將來應力導致疲勞。在這一領域，有些聚合

物比其它的要好，是設計手指的理想材料。避勉

疲勞狀況的第一方法是選用其抗疲勞性好的材質。

這可以通過比較材料的S-N母線來完成，這樣可

以看到材料暴露在不同溫度和應力大小下其疲勞

极限性。第二個方法，仍然采用S-N母線，選用

設定的應力，在正確的溫度下，決定在疲勞失敗

前能否取得所設定的值。這一方法較保守。

    對水分材料，如尼龍，需考慮最終產品尺寸和機械特性的吸濕效果。進一步消息，請參考AlliedSignal Plastics Modulus設計方案導覽。

    總結:有很多方法可以克服應力集中，應力鬆馳和疲勞性。考慮周全所設計和選用正確的聚合物會減少問題，這樣可更好地利用手指設計的好處。