机械设计第二章机械零件的计算准则.pptVIP

第二章 机械零件的计算准则及强度计算 沈阳农业大学 工程学院 机械设计教研室 张祖立 基本要求 1、掌握载荷和应力的分类、含义及其确定方法 2、掌握静应力下零件的强度计算判据，计算应力，许用应力和安全系数的确定方法 3、了解疲劳现象和疲劳曲线的来源、意义和用途 4、了解疲劳损伤积累的概念、意义及其应用 5、了解疲劳极限线图的来源、意义和用途，能根据材料的极限应力绘制简化疲劳极限线图 6、掌握变应力下机械零件的疲劳强度安全系数校核计算方法 7、了解接触疲劳强度的概念和接触应力的计算方法 重点内容 1、机械零件的失效分析 2、静应力下机械零件强度计算准则、计算应力、材料极限应力和安全系数的确定 3、疲劳现象及其断口特征、疲劳曲线及其表达式 4、线性疲劳损伤积累理论及其表达式 5、材料极限线图的功用、常用的简化疲劳极限线图的绘制及其数学表达式 6、变应力下机械零件的疲劳强度计算 第一节 机械零件的 主要失效形式及计算准则 一、机械零件的主要失效形式 失效的概念 机械零件在规定的使用期间内，在规定的条件下，不能完成规定的功能而丧失工作能力时 机械零件常见的失效形式: 1．整体断裂 静强度断裂 —— 静应力过大产生的 疲劳断裂 —— 变应力的反复作用下产生的 机械零件整体断裂中，80%属于疲劳断裂 2．表面破坏 表面磨粒磨损、胶合、疲劳点蚀、腐蚀磨损、表面压溃、表面塑性流动等 二、机械零件的计算准则 计算准则——用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据 常用的计算准则有： 1．强度准则 强度是零件在载荷作用下抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力 2．刚度准则 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力 3．寿命准则 影响零件寿命的主要失效形式：腐蚀、磨损、疲劳 腐蚀寿命、磨损寿命 没有提出实用有效的或通行的定量计算的方法 疲劳寿命计算 通常是求出使用寿命时的疲劳极限来作为计算的依据 4．耐磨性准则 耐磨性是指磨损过程中材料抵抗脱落的能力 —— 采用条件性计算 滑动速度低，载荷大时 可只限制工作表面的压强p —— 防止过快磨损 滑动速度u 较高时 还要限制摩擦功耗 —— 防止加剧磨损或胶合 高速时 还要限制滑动速度u —— 防止加速磨损 5．振动稳定性准则 失稳 零件的自振频率 f 与激振源的激振频率 fp 相等或相接近时，零件发生共振的现象，即丧失振动稳定性 振动稳定性准则 使机器中各零件的自振频率与激振源的激振频率错开 6．可靠性准则 设一批相同零件的件数为N0，如在t 时间后仍有N件在正常地工作，则此零件在工作时间t 的可靠度R 零件的可靠度是时间的函数 如果时间t到t+dt的间隔中，又有dN件零件发生失效，则在此时间间隔内失效的比率 式中： l（t）称为失效率，负号表示dN的增大将使N减小 分离变量并积分，得 即 浴盆曲线 零件或部件的失效率l（t）与时间t的关系，一般是用试验的方法求得 该曲线分为三段： 第Ⅰ段：早期失效阶段 失效率由开始的很高的数值急剧地下降到某一稳定的数值 原因是零、部件中所存在的初始缺陷 第二节 静应力下机械零件的强度计算 一、载荷及应力的分类 1．载荷的分类 静载荷 大小和方向不随时间变化或变化缓慢的载荷 变载荷 随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷 名义载荷 根据机器原动机的额定功率或稳定和理想工作条件下的工作阻力，用力学公式计算出作用在零件上的载荷 计算载荷 载荷系数K与名义载荷的乘积。 如FC=KF，PC=KP，TC=KT 载荷系数K（或工作情况系数） 概略估计实际载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其他因素的综合影响 2．应力的分类