机械零件中的载荷、静应力和变形课件.pptVIP

(5.20)(5.21)(5.22)(5.22)對比式（5.19）及（5.22）:上述強度理論並沒有考慮溫度、動載等影響，因而只能用來計算零件或構件在常溫、靜載下的強度。(5.19)可以看出按第四強度理論求出的計算應力比按第三強度理論要小一些。因此在同樣材料和安全係數相等的條件下，可以得到較為輕小的結構。不過在設計實踐中，對於塑性材料製成的零件，往往是根據使用經驗應用不同的強度理論，並給出相應的許用應力值。aσp5.3機械零件的變形5.3.1材料的變形圖5.7表示Q235鋼拉伸試驗時的應力－應變曲線，即?-?曲線。1．變形曲線圖5.7Q345鋼的應力－應變曲線OσεbσscσBdeε2ε1其彈性階段為o~a。屈服階段為a~b、強化階段為b~c、局部變形階段為c~d。a、b、c三點的高度分別代表比例極限?P、屈服極限?s、強度極限?B。圖5.8為五種不同材料的?-?曲線的比較，圖5.8幾種材料的應力一應變曲線Oσε１２３４５其中16Mn鋼的上述四個階段都很明顯；鋁合金和球墨鑄鐵沒有屈服階段，但其餘三個階段較明顯；錳礬鋼只有彈性階段和強化階段，沒有屈服階段和局部變形階段；塑膠則沒有彈性階段。l—錳釩鋼；2—Q345鋼；3—鋁合金；4—球墨鑄鐵；5—塑膠以Q345鋼為例，在拉伸試驗時，當拉力較小時，在彈性階段卸載，變形按原來加載時的?-?直線下降，變形完全消失，恢復原來尺寸。但當拉力較大時，如超過彈性階段後，變形將無法完全恢復。例如在圖5.7上的e點處卸載時，?-?的關係從卸載時新的屈服極限e開始沿著與彈性階段同樣斜率的直線下降，不能完全恢復原來尺寸。其恢復的部分（?2-?1）為彈性變形，不能恢復的部分（?1）為塑性變形。重複加載時，則沿卸載時的?-?關係的直線上升到新的屈服極限，這種現象叫冷作硬化，它提高了材料的屈服極限，降低了其塑性而使其變脆。有些零件利用冷作硬化原理提高強度，如彈簧的強壓處理，軸的滾壓強化等。aσpOσεbσscσBdeε2ε1圖5.7Q345鋼的應力－應變曲線在強度設計時，多數零件不允許有塑性變形。但是，有些零件允許在局部有塑性變形的條件下工作。機械零件中的載荷、靜應力和變形5.l機械零件的載荷5.1.1載荷的簡化和力學模型圖b所示鋼絲繩受力使軸發生彎曲變形。載荷在輪轂和軸承間的軸段呈曲線狀分佈，如圖c所示。通常可將載荷簡化為直線分佈，如圖d所示，使計算得到簡化。進一步可將載荷簡化為集中力，軸簡化為一直線，即得如圖e所示的力學模型(a)(b)(c)(d)如圖a所示的滑輪軸，軸兩端用滑動軸承支承。(e)F1F2F3圖5.1軸受載的力學模型5.1.2載荷的分類1.靜載荷和變載荷載荷可根據其性質分為靜載荷和變載荷。載荷的大小或方向不隨時間變化或變化極緩慢時,稱為靜載荷,載荷的大小或方向隨時間有明顯的變化時,稱為變載荷。2.工作載荷、名義載荷和計算載荷在機械設計計算中，載荷又有工作載荷、名義載荷和計算載荷之分。工作載荷：是機械正常工作時所受的實際載荷。用F和T分別表示力和轉矩。若原動機的額定功率為P（kW）、額定轉速為n（rpm）時，傳動零件上的名義轉矩T(N.m)為N?m（5.1）式中：i—由原動機到所計算零件之間的總傳動比；?—由原動機到所計算零件之間傳動鏈的總效率。名義載荷：缺乏工作載荷的載荷譜，或難於確定工作載荷時，常用原動機的額定功率，或根據機器在穩定和理想工作條件下的工作阻力求出的作用在零件上的載荷。（5.2）機械零件設計時常按計算載荷進行計算。