第二章 机械零件强度.ppt

第二章 机械零件的强度 知识回顾 1、知道了“学什么，为什么学，如何学”的问题； 2、几个名词和概念； 3、机械设计的总体原则和一般程序； 4、零件设计的一般程序。 1 机械零件的工作能力和计算准则 1.1 机械零件的主要失效形式和工作能力 1） 机械零件的主要失效形式 2） 机械零件的工作能力 零件不发生失效的安全工作限度称为工作能力。对载荷 而言的工作能力称为承载能力。有时，零件工作能力是针对变形、速度、温度或压力而言的安全工作限度。 机械零件设计的基本要求： 避免在预期寿命期内失效的要求（强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、可靠性等） 结构工艺性的要求 经济性要求 质量小的要求 可靠性要求 1.2 机械零件的计算准则 b）校核计算：其他方法初步设计 → 验算。 5）画零件图。 （2） 经验设计 根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 如：箱体、传动件各个结构要素等 （3） 模型实验设计 把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机 进行实验。 如：飞机、桥梁、风力发电设备等的风洞实验，水轮机、轮船、潜艇等的水洞实验。 3.1 单向应力下的塑性零件 复合应力计算安全系数为： 按第一强度条件：（最大主应力理论） （1） 失效形式：疲劳断裂。 （2） 疲劳破坏特征： 1）断裂过程：①产生初始裂纹 （应力较大处） ②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩 展，直至产生疲劳断裂 2）断裂面： ①光滑区（疲劳发展区） ②粗糙区（脆性断裂区） 3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。 几点说明： （2） 材料的疲劳极限应力图 —— 同一种材料在不同的应力循环特性下的疲劳极限图。 ③ 应力循环特性越大，材料的疲劳极限与持久极限越大，对零件强度越有利。 对称循环（应力循环特性=-1）最不利！ 该区域内，在应力比为常数的情况下，极限应力都为屈服极限，只需进行静强度计算 b)当工作应力点位于OGC内 极限应力为屈服极限，按静强度计算。 强度条件： 2） —— 振动中的受载弹簧的应力状态 过工作应力点M（N）作与纵轴平行的轴线交AG(GC)于M2′（N2 ′ ）点。 ∵ 此直线上任一点的都具有相同的平均应力值。 ∴ M2′或N2′点即为所求的极限应力点。 a) 当工作应力点位于OAGH区域内 强度条件： b）工作应力点位于GHC区域内 强度条件为： 极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算。 极限应力为屈服极限，按静强度计算。 3） ——轴向变载荷的紧螺栓联接中的螺栓应力状态 ∴ 过工作应力点M（N）作与横坐标成45°的直线， 则这直线任一点的最小应力 均相同。 ∴ 直线与极限应力线图交点 即为所求极限应力点。 a)工作应力点位于OJGI内 求AG与MM3′的交点: 强度条件: 极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算。 c）工作应力位于OAJ区域内 b)工作应力点位于IGC区域内 ∵ 极限应力点为 强度条件： ——为负值，工程中罕见，故不作考虑。 极限应力为屈服极限，按静强度计算。 5）等效应力幅： 　　　 注意： 1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 γ =C的情况计算。 2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命要求设计零件时，即应力循环次数103(104)NNo时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限： ，即应以σ-1N 代σ-1 ，以σoN代σo 。 3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的两种情况。 4）对切应力上述公式同样适用，只需将σ改为τ即可。 上节课知识的回顾： 1、机械零件的工作能力和计算准则：失效形式，工作能力，计算准则，设计方法； 2 、载荷和应力的分类；稳定循环变应力的基本参数和种类 ； 3、静应力时机械零件的强度计算：塑性材料，脆性材料和低塑性材料，单一应力和复合应力 4、机械零件的疲劳强度计算：失效特征，材料的疲劳曲线和极限应力图，影响机械零件疲劳强度的主要因素。 提问： 1、机械零件的失效形式主要有哪些？ 2、载荷与应力的分类如何