[工学]机械设计第二章_机械零件的计算准则.ppt

二、接触疲劳强度 表面强度失效 表面疲劳磨损 （或疲劳点蚀，简称点蚀） 点蚀的形成过程 首先在零件的表面或表层内产生初始疲劳裂纹；在接触过程中，润滑油被挤进裂纹中而产生极高的压力，使裂纹加速扩展，最后使表面金属呈小片状脱落下来，在零件表面形成一些小坑 点蚀的形成与润滑油的存在有密切关系 油的黏度愈低，油愈易于渗入裂纹，点蚀发展愈快 无润滑油时，表面直接接触，引起磨粒磨损 影响点蚀形成的最主要因素 接触应力 金属表面接触疲劳强度计算的极限应力 接触疲劳极限s Hlim——在规定的应力循环次数下材料不发生点蚀现象时的极限应力 零件的表面接触疲劳强度条件为 式中： [s H]——许用接触应力 1.机械设计主要研究___的工作原理、结构和设计方法。 a) 各类机械零部件 b)通用机械零部件 c)专用机械零部件 d)标准化机械零部件 ? 2.下列中有____是通用零件而不是专用零件。 a) 汽车发动机的阀门弹簧 b) 起重机的抓斗 c) 汽轮机的轮叶 d) 车床变速箱中的齿轮 e) 纺织机的织梭 f) 飞机的螺旋浆 g) 柴油机的曲轴 h) 自行车的链条 分析讨论 3.下列零件的失效形式中，_______不属于强度问题。 a) 齿轮齿面的疲劳点蚀 b) 蜗杆轴过大的弹性变形 c)滚动轴承套圈压出的凹坑 4.计算载荷一般__________名义载荷。 a) 大于 b) 等于 c) 小于 分析讨论 5. 对脆性材料应采用___为材料的?lim。 a) ?B b) ?S c) ?-1 ? ? 6.零件的剖面形状一定，当剖面尺寸增加时，疲劳强度 为____。 a) 增加 b) 减少 c) 不变 分析讨论 理论应力集中系数与有效应力集中系数的关系式 ： 式中： q——敏感系数 强度极限愈高的钢 q 值愈大，对应力集中愈敏感 铸铁零件由结构形状引起的应力集中远低于内部组织的应力集中，故取 q = 0，而 ks = kt= 1 强度极限sB/MPa 钢的敏感系数 2．绝对尺寸的影响 影响 其他条件相同，零件截面的绝对尺寸愈大，其疲劳极限愈低 原因 截面尺寸大时材料晶粒较粗，出现缺陷的概率大，表面加工硬化层相对厚度较薄 绝对尺寸系数 式中：s -1d、t -1d——直径为d的无应力集中试件的弯曲疲劳极限和扭转剪切疲劳极限 s -1、t -1——无应力集中标准试件的对称循环弯曲疲劳极限和扭转剪切疲劳极限 3．表面状态的影响 表面状态系数 式中：s -1b、t -1b——某种表面质量的试件的弯曲疲劳极限和扭转剪切疲劳极限； s -1、t -1——表面抛光试件 无bt 资料时，可近似取 bs = bt = b 铸铁对于加工后的表面状态很不敏感，故取 bs = bt = 1 钢的强度极限愈高，表面愈粗糙，表面状态系数愈低。 用高强度合金钢制造的零件，其表面应有较高的加工质量。 对零件表面实行不同的强化处理，如表面化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工等，均可不同程度地提高零件的疲劳强度。 4．综合影响系数 试验研究表明：应力集中、绝对尺寸和表面状态都只对变应力的应力幅有影响，而对变应力的平均应力没有明显影响 综合影响系数 式中：s -1、t -1 ——试件的对称循环弯曲疲劳极限和扭转剪切疲劳极限 s -1e、t -1e——零件的对称循环弯曲疲劳极限和扭转剪切疲劳极限 四、对称循环稳定变应力下零件的疲劳强度计算 以正应力为例： 对称循环稳定变应力s m = 0，s max = s a，r = -1 N0次循环时的零件疲劳极限为 循环次数为N时零件的疲劳极限为 对称循环稳定变应力下零件的疲劳强度安全系数为 例题1 一≤350HBS钢制零件，s B = 770 MPa，s S = 400 MPa，s -1 = 250 MPa。承受对称循环变应力，s max = s a = 80 MPa。已知零件的ks = 1.65，es = 0.81，bs = 0.95，N0 = 107，m = 9。取[Ss] = 1.5，试校核此零件的疲劳强度。 解：