《机械设计》PPT课件

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1、第二章机械零件的工作能力和计算准则1、失效----机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时2、失效具有多样性:失效并不单纯意味着破坏3、同一种零件会有多种失效形式4、工作能力----不发生失效时的安全工作限度5、工作能力也具有多样性（承载、耐压、耐温、耐变形、耐蠕变等）6、同一种零件也有多种不同的工作能力7、失效形式的归纳：强度、刚度、耐磨性、温度、振动稳定性、可靠性计算准则----针对某种失效形式、为满足某种工作能力而建立的设计准则本章任务：介绍常见计算准则（主要涉及强度、刚度、耐磨性、耐温性），提出相应提高零件工作能力的主要措施2.1载荷

2、和应力的分类载荷分类----静载荷和变载荷1.静载荷----大小方向不随时间变化或变化很小的载荷2.变载荷----随时间作周期性或非周期性变化的载荷3.设计计算中涉及----名义载荷和计算载荷4.载荷系数主要由动力机和工作机的工作性能决定应力分类1.静应力----大小方向不随时间变化或变化缓慢的应力2.变应力----大小方向随时间变化的应力3.变应力具有多样性,但可以归纳为:对称循环、脉动循环、非对称循环变应力三种基本类型4.变应力通常可用5个参数来描述5.静应力只能由静载荷产生,变应力可由变载荷及静载荷产生6.名义应力----由名义载荷求出的应

3、力7.计算应力----由计算载荷求出的应力2.2机械零件的强度两种判断零件强度的方法1.判断危险截面的最大应力(,)是否小于或等于许用应力([],[])2.判断危险截面的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数静应力强度静应力作用下的零件强度失效形式-----塑性变形或断裂1.单向应力时的塑性材料零件：按不发生塑性变形的条件进行强度计算,取屈服极限为极限应力,不考虑应力集中2.复合应力时的塑性材料零件用第三或第四强度理论进行强度计算,先求出复合应力的当量值,然后应用强度理论3.允许少量塑性变形的零件----对组织不均匀的材料,在计算时不考虑

4、应力集中.组织均匀的低塑性材料则应考虑应力集中4.脆性材料和低塑性材料零件变应力强度变应力工作的零件失效形式将是疲劳断裂疲劳极限----循环特性一定的应力作用N次而不发生疲劳破坏的最大应力rN影响疲劳极限的因素----循环特性,循环次数,应力集中,零件尺寸,表面状态许用安全系数1.何谓安全系数?2.安全系数的决定因素----A.载荷和应力的性质和计算的准确性B.材料的性质和材质的不均匀性C.零件的重要性D.工艺质量和探伤水平E.运行条件（是否平稳、冲击）F.环境状况（腐蚀、温度条件）3.安全系数的制定原则----在保证安全可靠的前提下,尽可能选

5、用较小的数值提高机械零件强度的措施从结构方面1.合理布置零件,减少所受载荷2.降低应力集中,均匀载荷分布3.采用等强度结构4.选用合理截面5.减少应力集中从工艺方面改善表面状态1.喷丸,碾压2.渗碳,碳氮共渗,渗氮,表面淬火基本原理----形成残余压应力,提高表面疲劳强度2.3机械零件的表面强度1.表面强度的重要性2.表面强度分为三种:A.表面接触强度B.表面挤压强度C.表面磨损强度表面接触强度1.静载荷作用时的失效形式----脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形计算条件变载荷作用下的表面强度----失效为疲劳破坏(表面疲劳磨损)计算准则-

6、---提高表面强度的主要措施1.增大接触表面的综合曲率半径2.将外接触改为内接触3.将点接触改为线接触4.提高表面硬度5.改善加工质量6.采用粘度较高的润滑油表面挤压强度1.挤压应力----2.挤压失效形式----压碎和塑性变形3.挤压应力的分布4.条件性简化计算挤压5.计算公式表面磨损强度条件性计算1、滑动速度低、载荷大时限制表面压强p[p](防止压碎及塑性变形）2、滑动速度高时防止润滑失效pv[pv]3、高速时防止速度过高加速磨损v[v]提高表面磨损强度的措施1.选用合适的摩擦副材料2.提高表面硬度3.降低表面粗糙度4.采用有效的润滑剂

7、和润滑方法5.表面镀层,氧化处理6.防止灰尘进入摩擦面7.防止温度过高2.4机械零件的刚度刚度----零件在载荷作用下抵抗变形的能力(力,力矩/弹性变形量)柔度----在外力作用下产生变形的能力(弹性变形量/力,力矩)刚度不足的影响1.影响机器的正常工作2.刚度是保证强度的重要因素3.加工设备及加工件的刚度影响4.刚度会影响零件的自振频率5.弹性元件则要求有一定的柔度刚度的计算刚度指标:伸长量,压缩量,挠度,扭角,转角计算方法:模型简化计算准则:计算值不大于许用值按刚度计算所得的零件截面尺寸一般要比按强度计算尺寸大,故满足刚度要求时往往能满足强度

8、要求;但对于尺寸较大的零件,当满足刚度要求时不一定满足强度要求影响刚度的因素及改进措施1.材料对刚度的影响弹性模量大则刚性就大,金属大于