机械零件的工作能力与计算准则课件.ppt

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1、第二章机械零件的工作能力和计算准则§2—1载荷与应力的分类一、载荷的分类1）循环变载荷a)稳定循环变载荷b)不稳定循环变载荷2）随机变载荷静载荷变载荷：载荷：1）名义载荷2）计算载荷失效:机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能工作能力:机械零件不发生失效时的安全工作限度随机变应力静应力规律性不稳定变应力二、应力的分类1、应力种类变应力：不稳定变应力：稳定循环变应力2、稳定循环变应力的基本参数和种类a)基本参数应力循环特性最大应力最小应力平均应力应力幅b)稳定循环变应力种类：-1<γ<+1——不对称循环变应力γ=+1——静应力γ=–1——对称循环变应力γ=0——脉动循环变

2、应力思考:静应力由静载荷产生,变应力由变载荷产生.对吗?为什么?注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生名义应力——由名义载荷产生的应力计算应力——由计算载荷产生的应力3）名义应力和计算应力§2—2机械零件的强度计算一、判定机械零件强度的方法1、应力法2、安全系数法——极限正应力二、静应力强度失效形式：塑性变形塑性材料极限应力：（屈服极限）1）、单向应力下的塑性零件强度条件：或1、塑性零件2）、复合应力时的塑性材料零件按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算由第三强度理论：（最大剪应力理论）由第四强度理论：（最大变形能理论）复合应力

3、计算安全系数为：2、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）强度条件：或或失效形式：断裂1）、单向应力状态按第一强度条件：（最大主应力理论）2）、复合应力下工作的零件一般工作期内应力变化次数<103（104）——按静应力强度计算注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）—强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）—强度计算不考虑应力集中三、变应力强度失效形式：疲劳断裂塑性材料极限应力：（疲劳极限）＿＿＿疲劳极限，循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限影响疲劳极限的因素：不仅与材料性能、变应力的循环特性、应力循环次数有关，应力集中

4、、表面状态、零件尺寸都对疲劳极限有很大影响。变应力强度计算将在第3章详细讲解四、许用安全系数五、提高机械零件强度的措施1、合理布置零件，减少所受载荷2、降低载荷集中，均匀载荷分布3、采用等强度结构4、合理选择截面5、减少应力集中§2-3机械零件的表面强度一、表面接触强度高副零件工作时，理论上是点接触或线接触→实际上由于接触部分的局部弹性变形而形成面接触→由于接触面积很小，使表层产生的局部应力却很大。该应力称为接触应力。在表面接触应力作用下的零件强度称为接触强度计算依据：弹性力学的赫兹公式1、接触应力a)两圆柱体接触b)两球接触ρ——综合曲率半径说明：1）圆柱体球∴σHma

5、x与F不呈线性关系2）圆柱体，球∴ρ越大，σHmax越小3）同样的ρ1、ρ2下，内接触时ρ较大，σHmax较小，约为外接触时的48%，∴重载情况下，采用内接触，有利于提高承载能力或降低接触副的尺寸。2、失效形式静应力:表面压碎——脆性材料,表面塑性变形——塑性材料变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。3、提高接触疲劳强度的措施1）控制最大接触应力2）提高接触表面硬度，改善表面加工质量3）增大综合曲率半径ρ4）改外接触为内接触，点接触→线接触5）采用高粘度润滑油二、表面挤压强度三、表面磨损强度塑性变形或表面破碎磨损刚度：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力y——可

6、以是挠度、偏转角或扭转角§2—4机械零件的刚度一、刚度的影响二、刚度的计算准则三、影响刚度的因素及其改进措施1、材料对刚度的影响2、结构对刚度的影响3、预紧装配对刚度的影响