机械设计课件及PPT.ppt

* * * * * * * * * * ok * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 约束分析－强度问题 材料的强度参数是用试件通过试验的方法得到的 1）影响机械零件疲劳强度的主要因素 6、考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态时的极限应力 而机械零件与试件有很多不同之处 ● 应力集中 — 零件剖面形状突变处，局部应力远远大于名义应力， ● 绝对尺寸 — 零件剖面尺寸越大，内部隐含缺陷的概率越大， ● 表面状态 — 零件表面的光滑程度或强化处理，都会影响疲劳极限 引进有效应力集中系数 kσ（或 kτ）来修正 引进绝对尺寸系数εσ（或ετ）来修正 引进表面状态系数 β 来修正 用综合影响系数统一考虑： 或 使疲劳极限相对降低 疲劳极限越小 剪应力作用时 正应力作用时 第二章 约束分析－强度问题 2）修正后，机械零件的极限应力简图 零件的疲劳极限小于试件材料的疲劳极限 理论分析和试验表明：上述因素只影响疲劳极限的应力幅部分 ● 将线段 AD 的纵坐标除以(Kσ)D 或(Kτ)D，得两点坐标； σ0/2 σ-1 σa σm O σb σ0/2 ● C σs 135° G ● ● A ● B D ● D ● σ0/[2(Kσ)D] B ● σ-1 /(Kσ)D A ● 步骤： ● 连接 AB 得直线 ● 线段 DG 保持不变，因该线段是按静应力考虑的； ● 折线 ADG 即为零件的极限应力简图 【教材中图2-3(b)有误，kσ应为(Kσ)D】 第二章 约束分析－强度问题 OAD －零件的疲劳安全区； 零件的极限应力σr ： σr＝σs σa σm O σb σ0/2 ● C σs 135° G ● D ● σ0/[2(Kσ)D] B ● σ-1 /(Kσ)D A ● ODG －零件的塑性安全区 线段OD 对应的循环特征： ● 对于塑性材料 ● n (σm,σa) ● m (σm,σa) ● i (σm,σa) ● j (σm,σa) 第二章 约束分析－强度问题 ● 对于脆性材料 σa σm O σb σ0/2 ● C σs 135° G ● D ● σ0/[2(Kσ)D] B ● σ-1 /(Kσ)D A ● 用直线 AC 代替折线 ADG 则其疲劳极限： 同样：剪应力作用时，用τ替换公式中所有的σ 第二章 约束分析－强度问题 计算安全系数： ≥ [S ] ≥ [S ] 7、零件的安全系数及强度条件 对于塑性材料： 疲劳区（OAD） 塑性区（ODG ） σlim＝σr＝σs σa σm O σb σ0/2 ● C σs 135° G ● D ● σ0/[2(Kσ)D] B ● σ-1 /(Kσ)D A ● ● n (σm,σa) ● m (σm,σa) ● i (σm,σa) ● j (σm,σa) 作图法 计算法 第二章 约束分析－强度问题 ≥ [S ] 对于脆性材料： σa σm O σb σ0/2 ● C σs 135° G ● D ● σ0/[2(Kσ)D] B ● σ-1 /(Kσ)D A ● 剪应力作用时的安全系数： 疲劳区 塑性区 脆性材料 第二章 约束分析－强度问题 例题2 一钢制零件,其材料力学性能为：σb＝1100MPa，σ-1＝400MPa，σs＝780MPa，ψσ＝0.215，承受弯曲应力σmax＝318MPa， σmin＝60MPa，零件的 kσ＝1.26，εσ＝0.78，β＝1，许用安全系数 [S]＝1.5。 此零件是否安全？ 解： 工作应力幅 工作平均应力 循环特征 1）计算工作应力幅、平均应力及循环特征 2）计算综合影响系数 第二章 约束分析－强度问题 3）强度计算(塑性材料) ● 作图法（在坐标纸上画图） 135° D ● σa O σm σ-1 /(Kσ)D σs = 780 G ● A ● 由 得σ0＝658MPa σ0/[2(Kσ)D] σ0/2 B ● 189 129 ● n ● m (σm, σa) 作零件的极限应力简图 求 A 点的坐标值： 求 B 点的坐标值： 画出工作应力点 n（189，129），找到极限应力点 m 第二章 约束分析－强度问题 135° D ● σa O σm σ-1 /(Kσ)D σs = 780 G ● A ● σ0/[2(Kσ)D] σ0/2 B ● 189 129 ● n ● m (σm, σa) 量取 m 点的坐标值： σm＝300，σa＝210 则σr＝σmax＝σm＋σa 以许用应力为约束的强度条件： ＝510MPa 以安全系数为约束的强度条件： 300 210 第二章 约束分析－强度问题 ● 计算法（不需画图） 结论：此零件安全 即工作应力点位于疲劳安全区 O