机械零件工作能力和计算准则课件.ppt

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1、第2章机械零件的工作能力和计算准则机械零件的工作能力反映了零件的抗失效能力。计算准则是设计机械零件的最基本准则。设计人员的任务：设计出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。重点、难点主要内容1.失效：零件不发生失效时的安全工作限度。为防止失效而制定的判断条件。2.工作能力：3.工作能力计算准则：机械零件丧失工作能力或达不到设计者要求的性能。一、术语计算准则:计算量≤许用量不同的失效形式不同的工作能力不同的计算准则。断裂或塑性变形；弹性变形过大；表面磨损、胶合；打滑；联接松动等。3、常见失效形式2.1载荷与应力的分类(二载荷与应力的分类)1.载荷的分类2.应力的分

2、类图2.2静应力：r=1σt描述变应力特性的主要参数有：－应力循环特性。应力分类不变稳定变应力---其中之一变非稳定变应力---危险截面的最大计算应力（最大应力）零件工作—→承受载荷—→载荷欲使零件失效零件据自身结构、材料反抗失效—→反抗失效＞失效—→解决办法：合理设计遵循设计准则三、设计准则1、刚度准则刚度：抵抗弹性变形的能力。机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。2、寿命准则实际使用寿命大于或等于预期寿命，L≥[L]。3、温升准则Δt≤[Δt]4、强度准则强度：零件抵抗断裂、塑变、疲劳破坏的能力。(1)方法：1）或2）(2.2机械零件的强度)(2.2.2静应力强度)在

3、静应力下工作的零件，主要失效形式：塑性变形或断裂。(2)静应力强度强度条件公式为（2.1）或（2.2）2.复合应力时的塑性材料零件根据第三或第四强度理论来确定其强度条件。强度条件：(2.3)1.单向应力时的塑性材料零件(2.4)复合安全系数：3.允许少量塑性变形的零件可根据允许达到一定塑性变形时的载荷进行强度计算。2.2.2静应力强度4.脆性材料和低塑性材料的零件公式（2.1）和（2.2）中的极限应力为材料的强度极限。对组织不均匀的材料，在计算时不考虑应力集中。组织均匀的低塑性材料应考虑应力集中。2.2.3变应力强度(ch3)在变应力下工作的零件，其主要失效形式是疲劳断裂

4、。应用（2.1）--(2.4)计算疲劳强度时，其极限应力为疲劳极限。安全系数的选择原则：在保证安全、可靠的前提下，尽可能选用较小的许用安全系数。安全系数过小，机器可能不够安全；安全系数过大，在材料、加工、运输等方面不符合经济原则，且机器笨重。不同的机器制造部门，常有自己制定的许用应力和许用安全系数的专用规范。没有规范的可遵循一定原则选用许用安全系数：自学内容P15。2.2.4许用安全系数2.3机械零件的表面强度整体强度表面强度静强度疲劳强度静应力下的强度变应力下的强度表面磨损强度表面挤压强度表面接触强度表面接触应力下的强度在滑动摩擦下工作的零件挤压应力下的强度应力的分布规

5、律：ρ1ρ22.3.1表面接触强度表面接触应力：局部小面积上产生的接触应力赫兹（1881）bFF表面疲劳磨损——疲劳点蚀，简称点蚀。主要失效形式：1）静应力下：脆性材料——表面压溃；塑性材料——表面塑性变形2）变应力下：后果：2.3.1表面接触强度点蚀的形成和润滑油的关系：不发生失效的强度条件：2.3.2提高表面接触强度的主要措施——增大接触表面的综合曲率半径。——将外接触改为内接触。——将点接触改为线接触。——采用粘度较高的润滑油。——提高接触表面的加工质量。——提高零件表面硬度。降低计算应力提高许用应力例2.2求图2.10所示三种圆柱体接触的最大接触应力之比，其他工作

6、条件均相同，尺寸已知。解：图2.10挤压应力：通过局部配合面间的接触来传递载荷的零件，在接触面上的压应力叫挤压应力。2.3.3表面挤压强度主要失效形式：脆性材料——表面塑性变形；表面破碎。塑性材料——挤压强度条件：2.3.4表面磨损强度在滑动摩擦下工作的零件，常因过度磨损而失效。影响磨损的因素很多，而且比较复杂，通常采用条件性计算。1）滑动速度低、载荷大时，可只限制工作表面的压强，即2）滑动速度较高时，还要限制摩擦功耗，以免工作温度过高而使润滑失效。2.4机械零件的刚度2.5机械零件的冲击强度2.6温度对机械零件工作能力的影响2.7机械零件的振动稳定性2.8机械零件的可靠

7、性3）高速时还要限制滑动速度，以免由于速度过高而加速磨损，降低零件工作寿命，即重点：载荷与应力的分类；机械零件的强度。机械零件的表面强度。2.1载荷与应力的分类2.2机械零件的强度ρ1ρ2ρ1ρ1ρ2图2.2在静载荷下，随时间变化的变应力σσσσ赫兹：(1857-1894)德国物理学家，生于汉堡。早在少年时代就被光学和力学实验所吸引。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，在物理学教授亥姆霍兹指导下学习。1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。