机械零件的工作能力和计算准则.ppt

* §2-1　载荷和应力的分类 §2-2　机械零件的强度(整体强度) §2-3　机械零件的表面强度 §2-4　机械零件的刚度 §2-5、6、7 、8 （简介）和机械失效示例 第2章 机械零件的工作能力和计算准则 §2-9　机械现代设计方法简介 第2章 机械零件的工作能力和计算准则 §2-1　载荷和应力的分类 二、应力的种类 静应力: σ=常数 变应力: σ随时间变化 一、载荷:静/变 名义/计算 Ｏ t σ σ=常数 脉动循环变应力 r =0 平均应力: 应力幅: 循环变应力 对称循环变应力 r =-1 ——脉动循环变应力　 ——对称循环变应力　 -1 = 0 +1 ——静应力　 Ｏ t σ Ｏ t σ 静应力是变应力的特例 σmax σmin σa σa σmax σm σa σa T σmax σmin σm Ｏ t σ §2-2　机械零件的强度(整体强度) 一、强度判别式(计算准则)： 应力： ； ： 安全系数： . 二、静应力下的强度计算： 1.失效形式：断裂或塑性变形； 2.分析： ①极限应力　：a.塑性　； b.脆性　； c.少许塑性　极荷载荷； ②计算应力：a.单向　　；b.复合　　　：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ③应力集中：塑性或组织不均匀材料不考虑： 因为塑性变形可弥补应力变化． 组织均匀的低塑性材料：考虑 三、变应力下的强度计算（第三章中详讲） 1．失效：疲劳断裂 2．疲劳极限：　　零件在变应力作用下到应力循环N次材　　　　　　　　　　　　　　　 料不发生　疲劳破坏的最大应力，和r、N有关. 3．判别式（分析）： 　　　． 四、许用安全系数[S] 1．目的：使零件工作更可靠，留有余量. 2．取法总则：在保证安全可靠的前提下，取得越小越好. 3．取决于：①　的计算精确度 ②材料性能 ③零件的重要程度 　（理想状态，往往做不到） 4．取值：[S]=（1.2~4） 查P15 表2.2 工作中：a.习惯 　　 b.手册 五、提高零件强度的措施：（改进措施） 　 1、改善零件结构形状 　 　　 　 ①机械：喷丸 2、改善零件表面的物理状态 ②化学：热处理（渗碳、渗氮） ③物理：热处理（调质、正火） ①集中载荷：均布载荷 ②等强度： ③合理截面 ④减少应力集中 σ [σ ] §2-3 机械零件的表面强度 静止面接触 表面挤压强度 动面接触 表面磨损强度 动静面接触 表面接触疲劳强度 潘存云教授研制 潘存云教授研制 一、 机械零件的接触强度 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。 B 机械零件中各零件之间的力的传递，总是通过两个零件的接触形式来实现的。常见两机械零件的接触形式为点接触或线接触。 机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这种现象称为渡劳点蚀。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 　　两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。 F F ρ2 O2 ρ1 O1 ρ2 O2 ρ1 O1 F F ω2 2b sH ω1 变形量 B 接触失效形式常表现为 疲劳点蚀。 后果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑表面、降低了承载能力、引起振动和噪音。 初始疲劳裂纹 初始疲劳裂纹 裂纹的扩展与断裂 油 金属剥落出现小坑 潘存云教授研制 潘存云教授研制 b 由弹性力学可知，应力为： 对于钢或铸铁取泊松比 μ1=μ2=μ=0.3 , 则有简化公式。 上述公式称为赫兹(H·Hertz)公式 “＋”用于外接触， “－”用于内接触。 σH σH ρ2 ρ1 Fn ρ1 Fn b ρ2 σH σH 潘存云教授研制 σH —