机械零件疲劳强度分析.ppt

* 轴肩过高， 拆卸困难 * * 圆柱面配合较紧时，拆卸不便 设拆卸落钉 * 装销时，空气无法排除 开设排气孔 开设排气槽 * a b 定位销对角布置a=b时，易出现安装错误（误转180°） 同侧布置定位销（或使a≠b） * 铸造工艺性： 壁厚不均匀，易出现缩孔 壁厚减薄，（加筋） 上 中 中 下 分型面多，造型不便，需三箱造型 上 下 只需两箱造型 * 焊接工艺性： M（弯矩） 此处不易作为受拉侧 M（弯矩） 让焊缝底面作为受拉侧 M（双向弯矩时） M（弯矩） ************* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **** **** 焊缝十字交叉内应力大 焊缝错开减小内应力 * 热处理： 剖面不均匀，淬火变形大 开设工艺孔，淬火变形小 一侧键槽匀，淬火变形大 加开对称工艺槽，淬火变形小 * * 本章学习内容小结 本章主要概括性介绍了机械零件设计入门必备的有关基本知识： 1、零件的强度（载荷、应力、强度条件） 2、零件接触强度（点蚀、赫兹公式） 3、零件的耐磨性（四类磨损：磨粒、粘着、疲劳、腐蚀） 4、机械制造中常用的材料及选择 5、公差与配合 6、机械零件的工艺性 * 思考题 思考题 99-3-27 34 1 、何谓失效？何谓零件的工作能力？ 2、何谓静应力？何谓变应力？两者主要区别是什么？ 3、何谓对称循环变应力？何谓非对称循环变应力？何谓脉动循环变应力？三者各有何特点？ 4、何谓疲劳极限？何谓疲劳点蚀，它是如何形成的？ 5、影响零件疲劳强度的因素有哪些？ 6、机械制造中常用材料有哪些？何谓公差？何谓配合？ 7、如何保证所设计的零件具有良好的工艺性？ * 第129页 9-12 * 例：图示为由两个相互压紧的钢制摩擦轮组成 的摩擦轮传动。 已知：D1=100mm,D2=140mm,b=50mm,小轮主动；主动轴传递功率P=5kW、转速n1=500r/min，传动较平稳，载荷系数K=1.25，摩擦系数,f=0.15。试求：（1）所需的法向压紧力N；（2）两轮接触处 最大接触应力；（3）若摩擦轮的材料硬度HB=300,试校核接触强度。 D1 D2 N N b * D1 D2 N N b 解：（1） 小轮的转矩 ： T1=9.55×106 P n1 = 9.55×106 5 500 =95500(N.mm) 圆周力： F= 2T1 D1 = 2×95500 100 =1910(N) 由防滑条件：fN≥KF 得 法向压紧力 ： N= KF f = 1.25 ×1910 0.15 =15900(N) * （2） 根据公式： σH =0.418 Fn E bρ 本题中，Fn=N=15900 N; b=50 mm ρ= ρ1 ρ2 ρ2 + ρ1 = 50×70 50+70 =29.2 查得： E=2.06×105 MPa 故 σH =0.418 15900×2.06×105 50×29.2 =626 (MPa) * (3)接触疲劳极限： σHlim =2.76HB -70 =2.76×300-70=758 MPa) 取 安全系数： SH=1.1 则 许用接触应力：[σH ]= σHlim SH 758 1.1 = 因 [σH ] σH 故 满足接触强度条件。 * 例：图示，为实现变速，主动摩擦轮可分别带动三个从动摩擦轮（1、2、3轮）。已知：D1 D2 D3 ,且 各轮宽度相同，材料相同。试分析：主动轮带动哪一个从动轮时，其接触应力最大？ D1 D2 D3 主动轮 D 解： σH = ZE Fn bρ 据 ∴主动轮带动最小轮（1轮）时， ρ为相对最小，故σH 为最大。 ρ= ρ1 ρ2 ρ2 + ρ1 ∵ 且 ρ↓→ σH ↑ * ◆机械零件的耐磨性 磨损：由于表面相对运动使摩擦表面 的物质不断损失的现象。 磨损的分类： 磨粒磨损（磨料磨损） 粘着磨损（胶合磨损） 疲劳磨损（疲劳点蚀） 腐蚀磨损（腐蚀机械磨损） 耐磨性：零件抗磨损的能力。 * 机械零件正常运行的磨损过程（三个阶段）： 1、跑合阶段（磨合阶段） ——新的摩擦副表面具有一定的粗糙度，实际接触面积较小。在跑合阶段，表面逐渐磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度减缓。因此，人们有意利用跑合阶段，轻微磨损，为今后正常运行创造条件。 注意 跑合结束后，及时更换润滑油。 2、稳定磨损阶段 3、剧烈磨损阶段 机械效率降低、丧失精度、产生异常噪音和振动、摩擦副温度迅速升高，最终导致零件失效。 * 磨损量 时间 o 跑合阶段 稳定磨损阶段 急剧磨损