机械零件的工作能力和计算准则ppt课件

1、机械零件的主要失效方式机械零件的主要失效方式第二章机械零件的任务才干和计算准那第二章机械零件的任务才干和计算准那么么失效：零部件不能满足任务要求称为失效失效：零部件不能满足任务要求称为失效破坏正常任务条件引起的失效：打滑、胶合、共振破坏正常任务条件引起的失效：打滑、胶合、共振 整体断裂：拉，压，弯，扭过大的剩余应力：加工，热处置过大的剩余应力：加工，热处置零件外表的破坏：点蚀、磨损，热处置零件外表的破坏：点蚀、磨损，热处置 任务才干：不发生失效时的任务限制任务才干：不发生失效时的任务限制 计算设计准那么：要满足的条件计算设计准那么：要满足的条件 强度准那么：强度准那么：或或；或或min/smi

2、n/s 刚度准那么：刚度准那么：或或 耐磨性准那么：验算压强：，单位接触面上单耐磨性准那么：验算压强：，单位接触面上单位时间产生摩擦功不太大，控制位时间产生摩擦功不太大，控制 可靠性准那么：按传统强度设计方法设计零件，由于资可靠性准那么：按传统强度设计方法设计零件，由于资料强度，外载荷和加工尺寸等存在离散性，有能够出现达料强度，外载荷和加工尺寸等存在离散性，有能够出现达不到预定任务时间而失效的情况。希望将出现这种失效情不到预定任务时间而失效的情况。希望将出现这种失效情况的概率控制在一定程度之内，这就对零件提出可靠性要况的概率控制在一定程度之内，这就对零件提出可靠性要求。求。 可靠度：机器或零件

3、在一定任务环境下，在规定的运用可靠度：机器或零件在一定任务环境下，在规定的运用期限内延续任务的概率。期限内延续任务的概率。2.1 载荷和应力的分类载荷是机械设计中的重要参数，是重要的设计目的之一，也是呵斥失效的重要缘由2.1.1 载荷分类静载荷：不随时间变化的载荷动载荷：随时间变化周期或非周期、大小、方向、位置的载荷名义载荷：根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷F、P、T计算载荷：思索原动机、任务机、零件受力不均匀等要素影响而设计出的载荷 Fc=KF ,Pc=KP, Tc=KT(K参见P12)2.1.2 应力分类载荷无法衡量任务极限，需求用应力,见 P12静应力：只能由静载荷产生变应

4、力 对称循环 脉动循环 可以变载荷产生也可以由静载荷产生(P13) 非对称循环应力循环特性r:最小与最大应力之比变应力的描画：用max ， min ， m ， a ，r五个参数中的恣意两个来描画2.2 机械零件的强度 2.2.1 两种判别零件强度的方法 应力法 = lim /S, = lim /S, 平安系数法 S= lim / S, S = lim / S, 2.2.2 静应力强度 失效方式：塑性变形或断裂 单向应力时极限应力采用屈服极限s, s 复合应力时的塑性资料 max是破坏主因按第三、强度实际，单位体积塑性变形是破坏主因用第四强度实际，公式见P 脆性资料极限应力采用强度极限B, B

5、2.2.3 变应力强度主要破坏方式是疲劳，见下章2.2.4 许用平安系数根据任务情况选择，在保证平安可靠的情况下，尽能够小详细P152.2.5 提高机械零件强度的措施资料、截面积及构造等方法，构造见P16 2.3 机械零件的外表强度机械零件的外表强度 在零件整体没出现断裂、塑性变形等情况下，零件外表也能在零件整体没出现断裂、塑性变形等情况下，零件外表也能够出现破坏失效，这种失效由外表强度确定够出现破坏失效，这种失效由外表强度确定 外表强度分：外表接触强度；外表挤压强度；外表磨外表强度分：外表接触强度；外表挤压强度；外表磨损强度；损强度； 2.3.1 外表接触强度外表接触强度 产生缘由：力作用点

6、、接触面接触不均匀及塑性变形呵斥接产生缘由：力作用点、接触面接触不均匀及塑性变形呵斥接触面部分应力较大触面部分应力较大P19图图 计算：赫兹公式计算：赫兹公式P19，了解，并了解课本上的两个例题，了解，并了解课本上的两个例题 失效方式：失效方式： 静载荷：脆性资料的外表压碎和塑性资料的外表塑性变形静载荷：脆性资料的外表压碎和塑性资料的外表塑性变形 循环接触：外表疲劳磨损疲劳点蚀，产生缘由及过程见循环接触：外表疲劳磨损疲劳点蚀，产生缘由及过程见P20 强度目的极限应力强度目的极限应力 静载荷：最大许用接触应力静载荷：最大许用接触应力Hmax Hmax 循环接触：接触疲劳极限在规定的应力循环次数下

7、资料循环接触：接触疲劳极限在规定的应力循环次数下资料 不发生点蚀景象的极限应力不发生点蚀景象的极限应力 Hmax H 2.3.2 提高外表接触强度的主要措施提高外表接触强度的主要措施 增大接触外表的综合曲率半径，以降低接触应力赫兹公式增大接触外表的综合曲率半径，以降低接触应力赫兹公式 将外接触改为内接触，将点接触改为线接触，降低接触应力将外接触改为内接触，将点接触改为线接触，降低接触应力课本上例子课本上例子 提高外表质量，使接触面更均匀，降低接触应力，同时减少提高外表质量，使接触面更均匀，降低接触应力，同时减少缺陷，防止发生应力集中缺陷，防止发生应力集中 提高外表硬度，延缓点蚀提高外表硬度，延

8、缓点蚀 采用黏度高的光滑油，减轻油挤入裂纹，构成油压采用黏度高的光滑油，减轻油挤入裂纹，构成油压 2.3.3 外表挤压强度外表挤压强度产生缘由：部分应力过大产生缘由：部分应力过大失效方式：压溃外表塑性变形和外表破碎失效方式：压溃外表塑性变形和外表破碎计算公式：计算公式： p = F/A p, A为曲面接触时的投影面积见为曲面接触时的投影面积见P222.3.4 外表磨损强度外表磨损强度计算准那么：计算准那么：滑动速度低，载荷大时滑动速度低，载荷大时p p中速时：中速时：pv pv高速时：高速时： pv pv；v v2.3.5 提高外表磨损强度的主要措施提高外表磨损强度的主要措施采用适宜的摩擦副资

9、料，如：钢青铜采用适宜的摩擦副资料，如：钢青铜提高外表硬度，降低外表粗糙度提高外表硬度，降低外表粗糙度 采用有效的光滑剂和光滑方法采用有效的光滑剂和光滑方法防尘、防高温防尘、防高温2.4 机械零件的刚度机械零件的刚度刚度：在载荷作用下抵抗弹性变形的才干刚度：在载荷作用下抵抗弹性变形的才干2.4.1 刚度的影响刚度的影响刚度缺乏影响机器的正常任务，加速零件失效弹性零件那么需求较小刚度缺乏影响机器的正常任务，加速零件失效弹性零件那么需求较小的刚度的刚度刚度计算刚度计算或或影响刚度的要素及其改良措施影响刚度的要素及其改良措施资料对刚度的影响资料对刚度的影响弹性模量大那么刚度大，但同类金属资料的弹性模

10、量相差不大，故没弹性模量大那么刚度大，但同类金属资料的弹性模量相差不大，故没必要用合金钢替代普通钢来提高刚度必要用合金钢替代普通钢来提高刚度构造对刚度的影响构造对刚度的影响截面外形：增大截面面积，采用中空、工字钢、槽钢、截面外形：增大截面面积，采用中空、工字钢、槽钢、T形截面等惯形截面等惯性矩大的截面性矩大的截面支撑方式：采用适宜的支撑方式，减少最大弯矩见支撑方式：采用适宜的支撑方式，减少最大弯矩见p24图图采用加强筋采用加强筋在装配中适当添加予紧力有助于刚度的提高详细缘由见章在装配中适当添加予紧力有助于刚度的提高详细缘由见章2.5 机械零件的冲击强度机械零件的冲击强度2.5.1 冲击强度和冲

11、击变形计算冲击强度和冲击变形计算P25讨论计算公式，并定性地了解结论讨论计算公式，并定性地了解结论2.5.2 提高冲击强度和缓冲能才干的措施提高冲击强度和缓冲能才干的措施添加柔性柔性构造设计、低弹性模量资料、添加橡胶、弹簧垫等添加柔性柔性构造设计、低弹性模量资料、添加橡胶、弹簧垫等防止冲击予紧防止出现间隙防止冲击予紧防止出现间隙2.6 温度对机械零件任务才干的影响2.6.1 对摩擦磨损的影响温度过高呵斥光滑油黏度下降，导致吸附油膜破裂，太低会使油黏度过大，甚至凝固2.6.2 温度对资料膨胀和收缩的影响热胀冷缩，设计时要采取补偿措施见P29表2.5 )2.6.3 温度对资料力学性能的影响高温下金

12、属强度普通会急剧下降，低温时钢强度提高，但变脆；有色金属在低温下普通无冷脆性，且强度及塑性均有提高，所以低温设备常用有色金属制造蠕变：在一定任务温度和应力下，零件塑性变形缓慢而延续增长的景象，如高温高压的管道管壁逐渐变薄改善蠕变的措施：采用耐热钢、冷却和隔热松弛：由于塑性变形而引起的，原予紧零件应力逐渐减小的景象改善松弛的措施：采用耐温资料、采用加工良好的接触面、定期检查 2.7机械零件的振动稳定性机械零件的振动稳定性 2.7.1 振动稳定性振动稳定性 失稳：机器或零件发生共振时，振幅会急剧增大，从而丧失稳：机器或零件发生共振时，振幅会急剧增大，从而丧失振动稳定性，这种景象称为失稳失振动稳定性

13、，这种景象称为失稳 2.7.2减轻振动的措施减轻振动的措施 采用对称构造，减少悬臂长度、缩短中心距等采用对称构造，减少悬臂长度、缩短中心距等 对转动零件进展平衡对转动零件进展平衡 利用阻尼耗费振动利用阻尼耗费振动 设置隔振零件设置隔振零件 2.8 机械零件的可靠性机械零件的可靠性 2.8.1 可靠性概念可靠性概念 可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的才干功能的才干 可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，功能的概率， Rt=Nt/N=1-Nf/N 累计失效概率：产品在规定的条件下和规定的时间内失效累计失效概率：产品在规定的条件下和规定的时间内失效的概率的概率 Ft=Nf/N=1- Rt Rt+Ft=1 例题：铆钉联接，两块钢板资料均为Q215， F=5000