提高零件的承载能力，使受力零件用尽可能少的材料承受尽可能大的载荷，并安全可靠。其目的是在满足强度、刚度和稳定性的前提下，节省材料，降低零件的制造成本，令其结构紧凑、减轻重量，并使零件材料的作用得到充分发挥。

如前所述，影响梁弯曲强度的主要因素是弯曲正应力，由式（4-18）的弯曲强度条件可以看出，梁截面上的正应力与该截面上的弯矩成正比，与抗弯截面系数成反比，因此，为使最大工作应力σmax尽可能小，在不改变所用材料的前提下，可通过降低最大弯矩Mmax或增大抗弯截面系数Wz两个途径来实现。工程上常用的措施如下。

1.改善零件的受力状况

（1）合理布置梁的支座

图4-40（a）所示为在均布载荷q作用下的简支梁，若将两端支座分别向内移动，则成为两端外伸梁，如图4-40（b）所示。最大弯矩Mmax的计算结果表明，当支座向内移动0.2l时[图4-40（b）]，外伸梁的最大弯矩Mmax仅为图4-40（a）所示简支梁的1/5，即如按图4-40（b）所示布置支座，承载能力可增加4倍。例如，如图4-41所示龙门吊车的主梁AB，其支承点略向中间移动，就是通过合理布置支座位置以减小Mmax的工程实例。

图4-40　合理布置梁的支座

（2）合理布置载荷

如图4-42（a）所示的传动轴，齿轮位于跨距中点；若将齿轮尽量安装在靠近轴承的位置，如图4-42（b）所示，则由计算表明，后者的最大弯短Mmax将小很多。

图4-41　龙门吊车主梁的支座布置

图4-42　合理布置载荷

2.合理选择截面形状

（1）选择抗弯截面系数与截面面积的比值Wz/A较大的截面形状(www.daowen.com)

如前所述，梁可能承受的最大弯矩Mmax与抗弯截面系数Wz成正比，虽然如此，但截面面积A也将随之增大（即用料增多），故只有比值Wz/A越大时才越有利。因此，可用比值Wz/A来衡量截面形状的合理性与经济性。几种常用截面的比值Wz/A见表4-5。由表4-5可见，工字钢或槽钢比矩形截面经济合理，矩形截面又比圆形截面经济合理。

表4-5　几种常用的比例值（Wz/A）

另一方面，对于一定截面面积（A），可选择抗弯截面系数Wz尽可能大从而使比值Wz/A较大的合理截面。如图4-43所示，对于相同矩形截面，竖放比横放的比值Wz/A大[图4-43（a）]；环形截面比圆形截面的比值Wz/A大[图4-43（b）]。实际上，上述截面形状的合理性也可从梁截面上的正应力分布规律来解释，即正应力在中性轴上为零，离中性轴越远，正应力越大。为了充分利用材料，就应尽量减少中性轴附近的材料，而使更多的材料分布在离中性轴较远的位置，从而形成工程结构中常用的空心截面以及工字形、槽形或箱形截面等“合理截面”构件。

图4-43　截面面积相同时Wz/A的比较

（2）考虑不同材料的特性选择截面形状

对于抗拉和抗压强度相等的塑性材料（碳钢），宜采用圆形、矩形、工字形等中性轴对称的截面，使截面上的最大拉应力和最大压应力同时达到材料的许用应力，从而使材料得以充分利用；对于抗拉强度低于抗压强度的脆性材料（铸铁），宜采用T形等中性轴偏于受拉一侧的截面，从而使最大拉应力比最大压应力小。

3.采用变截面梁

如前所述，梁在各截面上的弯矩是随截面位置变化的，在采用等截面梁时，只有在弯矩为最大值Mmax的截面上，最大应力才有可能接近许用应力，其余各截面上的应力较低，材料未得到充分利用。因此，工程上常采用变截面梁，通过改变截面尺寸，使其抗弯截面系数随弯矩而变化，从而使梁各横截面上的最大正应力都接近，形成近似的等强度梁（完全的等强度梁制作困难）。例如，摇臂钻床的摇臂[图4-44（a）]、机械设备中的阶梯轴[图4-44（b）]、汽车轮轴上的叠板弹簧[图4-44（c）]等。

图4-44　变截面梁

上述改善零件受力状况和合理选择截面形状的措施，也能有效地提高梁的弯曲刚度。