CAD教程2第2章解析.ppt

第二章 机械零件的工作能力 和计算准则 §1 载荷和应力分类 载荷和应力2 载荷和应力3 §2 机械零件的强度 （强度准则） 一.判断零件强度的方法： §3 机械零件的表面强度 （表面强度准则） 靠表面接触工作的零件，工作能力取决于接触表面强度； 表面强度分为：表面接触强度、表面挤压强度、表面磨损。 §4 机械零件的刚度准则 y≤[y]，θ≤[θ]，φ≤[φ]。 §5 其它准则 一.寿命准则： 腐蚀计算准则：现还无该计算准则。 磨损计算准则：还无准确的计算准则，用通用计算方法（如上）。 疲劳寿命准则：见第3章。 二.振动稳定性准则： 振动：零件发生周期性弹性变形的现象。 机器中存在很多作周期性变化的激振源，如齿轮传动、带传动接头等。 * * 失效：零件在工作时丧失工作能力或达不到设计要求性能时。 注意：a) 失效并不单纯指破坏，破坏只是失效的形式之一。 机械零件的可能失效形式很多，归纳起来主要有强度、刚度、耐磨性、振动稳定性以及温度等方面的失效。 b) 同一种零件可能的失效形式往往有若干种。 例如：轴在工作中可能产生断裂、过大弹性变形、共振等失效。 工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度。 承载能力：对载荷而言的工作能力。 同一种零件对应于各种失效形式有不同的工作能力，而起决定作用的将是承载能力中的教小值。 机械零件主要应考虑的是强度、刚度、耐磨性、温度影响、振动稳定性及可靠性等。 载荷和应力 1 载荷 按是否随时间变化，载荷分为： 静载荷 变载荷 由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷称为动载荷。 按是否考虑动载荷的影响，载荷分为： 名义载荷： 在理想平稳条件下所受的载荷。（不考虑动载荷的影响） 计算载荷＝载荷系数K×名义载荷 。 （代表机器或零件实际所受载荷） 载荷系数K：用于计入在实际工作中受到的各种动载荷的影响。 额定载荷： 由原动机的额定功率推算出的载荷。 2 应力 应力分为 静应力 循环应力： smax─最大应力； smin─最小应力 sm─平均应力； sa─应力幅值 r ─应力比（循环特性） 循环应力 对称循环 脉动循环 常见的循环应力有： 对称循环应力 r = -1、 sm＝0 　脉动循环应力 r=0、 smin＝0 静应力 r=1 静应力（可看作是循环应力的一个特例） 注：静应力只在静载荷作用下产生，循环应力可由变载荷产生，也可 由静载荷产生。 另外，应力还分为 名义应力：根据名义载荷求得的应力 计算应力：根据计算载荷求得的应力 a σ 0 t t 0 σ a 强度：指机械零件工作时抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。 1.应力校核法： 2.安全系数法： 二.静应力强度：失效为塑性变形或断裂。 单向应力时的塑性材料零件： a.按不发生塑性变形的条件进行强度计算； b.极限应力为材料的屈服极限σS或τS； c.计算应力时不考虑应力集中。 复合应力时的塑性材料零件： a.利用第3、第4强度理论计算： 按第3、第4强度理论计算时的安全系数法： 允许少量塑性变形的零件 根据允许达到一定塑性变形时的载荷进行强度计算。 脆性材料和低塑性材料零件： a.极限应力应为材料的强度极限σB或τB； b.对于组织不均匀的材料，在计算时不考虑应力集中；而组织均匀的低塑性材料，则应考虑应力集中。 三.变应力强度： a.在变应力时工作的零件，其强度失效是疲劳断裂。 b.极限应力取σrN=σlim。 四.许用安全系数：在保证安全，可靠的前提下，尽可能选较小的安全系数。 选用安全系数的原则： 一般查行业标准。 塑性材料：以σS=σlim，如载荷和应力计算不准确时[S]应加大20%~50%。 以σb=σlim的材料： 组织不均匀的脆性材料，在静应力下[S]=3~4。 组织均匀的低塑性材料：[S]=2~3。 如计算不准确，则应加大50%~100%。 c.变应力下： σrN=σlim 如计算准确，载荷和数据可靠：[S]=1.3~1.5。 如果准确性和可靠性不高： 钢件：[S]=1.5~2.1； 灰铸铁[S]=2~2.4。 一.表面接触强度： 在载荷作用下，两零件表面理论上为线接触或点接触，考虑变形，实际为很小的面接触。 1.两圆柱体接触的接触应力： a.两圆柱体接触的接触面为矩形； b. 两圆柱体接触的最大接触应力σHmax位于接触面宽度中线处； 实际中的高副零件所受的接触应力都是循环变化的。例如齿轮的轮齿，接触啮合时受应力作用，脱离啮合时不受应力作用。 c.接触面半宽： d.最大接触应力： e.当μ1=μ2=0.3，和E1=E2=E 时： f.可见