清华机械设计第1章机械零部件设计肖丽英分析报告.ppt

1.3.2机械零件的疲劳强度 最小应力σmin=常数 名义应力疲劳设计法进行校核时应注意的几个问题： 1.无法判断应力增长规律时，一般采用r=常数的规律计算。 2.要同时校核最大应力和最大应力幅两种安全系数，均要满足要求。 3.注意判断工作点在疲劳极限应力图中的位置，选择正确的公式计算安全系数。 1.3.2机械零件的疲劳强度 7、疲劳损伤累积理论 基本思想：损伤逐渐累积和线性叠加 达到疲劳极限时，线性疲劳损伤累积的寿命损伤率 式（1-14） 其中： ni——应力σi对应的工作循环次数； Ni——应力σi对应的发生疲劳破环时的循环次数。 1.计算的基本思路：将非稳定变应力的作用转化为等效稳定变应力，然后按照稳定变应力的方法进行处理。 2.等效应力σV的选取：非稳定变应力中的最大值或作用时间最长的应力 3.等效循环次数的计算： 4.等效循环次数下的对称循环有限寿命疲劳极限： 5.安全系数计算： 式（1-16） 1.3.2机械零件的疲劳强度 7、疲劳损伤累积理论 机械零件常用材料 金属材料 高分子材料 陶瓷材料 复合材料 机械零件材料选择原则 使用功能 加工工艺 经济性 1.4机械零件的材料选择 1.5机械零部件的标准化 标准化有利于提高质量,降低成本 机械零件标准：螺栓、滚动轴承等 “三化”--标准化、系列化、通用化 零件参数标准：模数、齿廓 材料标准：型材的标准 、性能的标准 检验标准：精度、表面形貌、表面硬度 设计与表达方法的标准 本章总结 工作能力设计的方法 受力分析 失效形式 设计准则 设计计算 本章总结 零件疲劳 强度基本概念 机械零部件的 材料选择 * * * 引起零件上受到变应力作用的原因可能有多种， 首先如果零件所受载荷为变载荷则零件上的材料通常受到变应力的作用，例如内燃机中的气缸内周期性的进行吸气，压缩，爆发，排气的的工作，由于气缸内的工作的周期性变化，使得与之有关的零件都受到周期性变化的载荷，这些零件内的应力也随之周期性变化，如活塞，连杆，曲轴等。 车辆上的弹簧由于车辆行驶中的颠簸而受到变载荷的作用，弹簧内的材料因此也受到变应力作用， * 在齿轮传动中齿轮轮齿逐渐进入啮合，对主动轮，受力首先从齿根开始，逐渐过渡到齿顶，而被动轮轮齿的受力从齿顶开始，逐渐过渡到齿根，轮齿受力点的周期性变化，从而引起轮齿上各点的应力也随之周期性变化。 * 轴上所受力的大小和位置均不变，轴的弯矩也不变，假设齿轮上受到指向轴心的力的作用，轴受弯矩作用，轴的上表面受压，下表面受拉，由于轴的旋转，使轴上的点周期性地从轴线上转到轴线下，所以轴上各点的应力周期性的受拉、受压， * 滚动轴承受到载荷的作用，滚动体，内圈，外圈上的特定点上受到接触应力作用，当滚动轴承转动时受力点位置变化，各点所受应力周期性变化。 * 例如轴上一点的弯曲应力的最大值与最小值符号相反，r=1,成为对称循环，滚动轴承上一点上的接触应力的最小值为零，r=0,成为脉动循环，静载荷的最大值与最小值相等，r=1, * 通过实验得到某种材料在某种应力水平作用下的直到发生疲劳强度失效所经历的循环次数(寿命),通过不断改变应力水平可以得到应力水平与疲劳寿命的关系,通过将关系绘制到双对数坐标内,可得到疲劳曲线, 通常的金属材料的疲劳曲线在双对数坐标系中近似为折线，其中斜线部分可拟合为疲劳曲线方程，疲劳曲线的上端对应于屈服强度，下端对应于永久寿命下的极限应力，称为材料在这种应力循环特征下的疲劳极限。 * * 在疲劳强度试验中通过改变应力循环特性可以得到不同应力循环特性的疲劳极限，将不同应力循环特性的疲劳极限值分解为应力幅与平均应力的组合，以这些应力幅与平均应力的值为坐标所画的曲线图称为材料的极限应力图，当材料所承受的实际应力组合在这个范围内时材料为安全状态，否则材料将失效。 * 要得到各种材料的极限应力图需要做大量的实验，这样做很不经济，希望用少量的实验数据得到近似的极限应力图就成为简化极限应力图的目的，在实验中最容易实现的应力循环特性是对称循环（r=-1）和脉动循环（r=0）,通过这两点的连线和表示最大应力等于屈服极限的特征线的组合得到简化的极限应力图。 * 复合稳定变应力的安全系数——-p31-32请自学。 第1章 机械零部件设计概述  第1章 机械零部件设计概述 1.1机械零部件设计要求 1.2工作能力设计的基本方法 1.3机械零件的强度设计 1.4 机械零部件的 材料选择 1.5机械零部件的标准化 1.1机械零部件设计要求 1.1.1工作能力要求 强度、刚度 、寿命 1.1.2工艺要求 1.1.3经济性要求 失效 1.2工作能力设计的方法 机械零件的主要失效形式 整体断裂：拉，压，弯，扭 破坏正常工作条件引起的失效： 打滑，共振，胶合