01机械设计A,精品课程,武汉理工大学2016.ppt

机械零件的疲劳强度计算1 机械零件的疲劳强度计算2 * 研制： §1-1 概 述 §1-3 机械零件的强度计算 §1-2 机械设计的基本要求、机械零件的 工作能力和计算准则 机器(Machine) — 主要是指机械装置。如电动、内燃机、机床、汽车、火车、飞机、轮船、起重运机械、冶金矿山机械、轻纺食品机械等等。 机械设计(Machine Design) ——即为各种机械 装置的设计，机械设计是为了满足机器的某些特定 功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动， 设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中 的一些基础知识。 机械（Machinery) —— 是机器和机构统称。 §1-1 概 述 内燃机 指南车 破碎机 机械设计课程的研究对象——机械。如： 带 式 运 输 机 运输带 电动机 联轴器 联轴器 减速器 带 传 动 齿轮传动 蜗杆传动 螺纹联接 轴 键 联 接 轴承 联轴器 ——通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算 机械设计课程的研究内容： 链 传 动 通用的零 部件系指 传动 零件 轴类 零件 联接 零件 蜗杆传动 齿轮传动 链 传 动 v v 主动轮1 传动带3 从动轮2 n2 n1 α1 α2 带传动 螺纹联接 键联接 花键联接 滚动轴承 半联轴器 键 齿轮 滚动轴承 轴 套筒 轴系零部件设计 轴 滚动轴承 轴系结构分析 联轴器 半联轴器 螺栓联接 柱销 弹性套 半联轴器 5．其他要求：环保、噪音、外观等 一．机械设计的基本要求 1．实现预定的功能，工作可靠； 2．经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产 效率高、能耗低维护管理费用少； 3．操作方便，运行安全； 4．标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高 产品质量； §1-2 机械设计的基本要求、机械零件的工作能力和计算准则 二．机械零件的工作能力及计算准则 一）机械零件的工作能力 零件的工作能力 — 是指在一定的运动、载荷和环境情况下 ，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。 二）机械零件的主要失效形式： 过大弹性变形——零件的刚度不够引起 塑性变形——工作应力超过材料的屈服极限σS引起 2．变形 疲劳断裂——工作应力超过零件的疲劳极限σr引起 过载断裂——工作应力超过材料的强度极限σB引起 1．断裂 压溃、过度磨损——零件接触表面上的压应力p过大 胶 合—— 零件工作温升△t过高引起 表面疲劳损坏——零件表面接触应力σH过大引起 3．表面 失效 计算准则 — 用于计算并确定零件基本尺寸的主要依 据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用 相应的计算准则。常用的计算准则有： 三）机械零件的计算准则 1．强度准则性 — 针对零件断裂、塑性变形或表面疲劳 损坏失效 强度 — 指零件在载荷作用下抵抗断裂或塑性变形的能力。强度是保证零件工作能力的最基本要求。若零件的强度不够，不仅因为零件的失效使机械不能正常工作，还可能导致安全事故。 强度的计算准则为：σ ≤ [σ ] MPa 或 τ ≤ [τ ] 针对断裂或塑性变形 σH ≤ [σH ] 针对表面疲劳损坏 2．刚度准则 — 针对过大弹性变形 刚度 — 指零件在一定载荷作用下抵抗过大弹性变形的能力。刚度是保证机正常工作，提高机床加工产品质量的基本要求。 刚度的计算准则为:y ≤[y ]； θ≤[θ]； φ ≤[φ ] 式中，y、θ和φ —— 分别为零件工作时的挠度、偏转角 和扭转角； 3．耐磨性准则 — 针对过度磨损、胶合破坏 耐磨性—指零件在载荷作用下相对运动的两零件接触界的抗磨损面能力。耐磨性是保证有相对运动的零件正常工作的基本要求。其验算式为： p ≤ [p] — 防止过度磨损 pv ≤ [pv] — 防止胶合破坏 计算准则 4．振动和噪声准则 — 针对高速机械的振动失稳 （即共振）当零件的固有振动频率f等于或趋近于零件的 强迫振动频率f p时，将产生共振。这不仅影响机械正常 工作，甚至造成破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要 原因。 防止共振的条件为：f p ≤ 0．87 f 或 f p ≥ 1．18 f 式中，f — 零件的固有振动频率，取决于零件的质量和 刚度 f p — 零件受激振源作用引起的强迫振动频率 计算准则 机械设计应满足的要求很多，但强度要求是