机械零件的工作能力和计算准则(1)ppt课件

1、第第2 2章章 机械零件的任务才干和机械零件的任务才干和计算准那么计算准那么 机械零件的任务才干反映了零件的抗失效才干。 计算准那么是设计机械零件的最根本准那么。 设计人员的义务：设计出合格的零件，使它具有一定的任务才干，抵抗失效。重点：重点：难点：难点：载荷与应力的分类；机械零件的强度。机械零件的外表强度。1.失效：机械零件丧失任务才干或达不到设计要求 性能时。 了解几个概念失效并不单纯意味着破坏。常见的失效方式有：因强度缺乏而断裂； 过大的弹性变形或塑性变形；摩擦外表的过度磨损；联接松动；打滑或过热；压力容器、管道等的走漏；运动精度达不到要求等。同一零件发生失效的方式能够有数种：如齿轮的失

2、效方式有：齿面粘着磨损和胶合、磨粒磨损；齿面疲劳点蚀和剥落；软齿疲劳折断和过载折断；齿面或齿体塑性变形；齿轮其他部分的破坏等 。2.任务才干：零件不发生失效时的平安任务限制。3.任务才干计算准那么：为防止失效而制定的判别条件。 对应于不同的失效方式 不同的任务才干 不同的计算准那么。 总之：计算量许用量 对载荷而言的任务才干称为承载才干了解几个概念如：轴的失效方式：能够是疲劳断裂 ，也能够是过大的弹性变形。轴的任务才干：轴的疲劳强度轴的刚度2.1 载荷与应力的分类2.应力的分类 按应力随时间变化的特性不同静应力变应力静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力变应力：随时间变化的应力1.载荷的分类 载

3、荷可分为静载荷和变载荷静载荷：不随时间变化或变化缓慢的载荷变载荷：随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷名义载荷：计算载荷：计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数K。非稳定变应力稳定变应力变应力规律性非稳定变应力随机性非稳定变应力汽车弹簧对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力ot = =常数常数 max脉动循环变应力脉动循环变应力r =0m静应力静应力: =常数常数变应力变应力: 随时间变化随时间变化2minmaxm平均应力平均应力:2minmaxa应力幅应力幅:Tmaxminaam循环变应力循环变应力ot变应力的循环特性变应力的循环特性:maxminrmaxminaa对称循环变应力对称循环变

4、应力r =-1ot-脉动循环变应力脉动循环变应力-对称循环变应力对称循环变应力 -1 -1= 0= 0 +1 +1-静应力静应力otaaminr =+1描画变应力特性的主要参数有：r应力循环特性。 maxminrram,minmax变应力特性可用五个参数中的恣意两个来描画-脉动循环变应力脉动循环变应力-对称循环变应力对称循环变应力 -1 -1= 0= 0 +1 +1-静应力静应力r载荷与应力应力计算应力名义应力计算载荷名义载荷载荷应力变应力静应力变载荷静载荷载荷在静载荷下，随时间变化的变应力a0tt0a2.2 机械零件的强度2.2.1 判别零件强度的方法1判别危险截面处的最大计算应力能否小于或

5、 等于许用应力。 强度条件： 2.1 SSlimlim,2判别危险截面处的实践平安系数能否大于或 等于许用平安系数。SSSSlimlim2.2 强度条件： 脆性资料和低塑性资料的零件塑性资料零件 SSlimlim,2.2.2 静应力强度 在静应力下任务的零件，其主要失效方式是: 塑性变形或断裂。按照不发生塑性变形的条件进展强度计算。强度条件公式为2.1或 2.2 1.单向应力时的塑性资料零件弯或者是扭SSSSlimlimlim塑性资料零件slim脆性资料和低塑性资料的零件B根据第三或第四强度实际来确定其强度条件。弯扭复合应力强度条件： (2.3) 222234TbTb复合平安系数： SSSSS

6、SSSTssbs22222或 (2.4)2.复合应力时的塑性资料零件3.允许少量塑性变形的零件 可根据允许到达一定塑性变形时的载荷进行强度计算。 4.脆性资料和低塑性资料的零件 公式2.1和2.2中的极限应力为资料的强度极限 。 对组织不均匀的资料，在计算时不思索应力集中。 组织均匀的低塑性资料应思索应力集中。B,B2.2.3 变应力强度(ch3) 在变应力下任务的零件，其主要失效方式是疲劳断裂。 运用2.1-(2.4)计算疲劳强度时，其极限应力为疲劳极限。rNlim疲劳极限：循环特性r一定时，应力循环N次后，资料不发生疲劳破坏时的最大应力。平安系数的选择原那么： 在保证平安、可靠的前提下，尽

7、能够选用较小的许用平安系数。 不同的机器制造部门，常有本人制定的许用应力和许用平安系数的公用规范。没有规范的可遵照一定原那么选用许用平安系数：自学内容P15 。2.2.4 许用平安系数 零件尺寸大，构造笨重。SS 能够不平安。SS2.2.5 提高机械零件强度的措施提高零件强度可以从构造和制造工艺两方面着手。2.3 机械零件的外表强度整体强度整体强度外表强度外表强度静强度静强度疲劳强度疲劳强度静应力下的强度静应力下的强度变应力下的强度变应力下的强度外表磨损强度外表磨损强度外表挤压强度外表挤压强度外表接触强度外表接触强度外表接触应力下的强度外表接触应力下的强度在滑动摩擦下任务的零件在滑动摩擦下任务

8、的零件挤压应力下的强度挤压应力下的强度一些依托外表接触任务的零件，它们的任务才干决议于接触外表的强度。 假设两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的部分应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。如齿轮，滚动轴承等2.3.1 外表接触强度外表接触强度表面接触应力分布 12由弹性力学知，外表接触应力： :22121代入化简得EEEEE令“+用于外接触，用于外接触，“-用于内接触。用于内接触。1=2=0.3初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹裂纹的扩展与断裂裂纹的扩展与断裂 油油金属剥落出现小坑金属剥落出现小坑 后

9、果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑外表、后果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑外表、降低了承载才干、引起振动和噪音。降低了承载才干、引起振动和噪音。 接触外表的主要失效方式：1 1静应力下：静应力下：脆性资料外表压溃；塑性资料外表塑性变形2 2变应力下：变应力下：外表疲劳磨损疲劳点蚀，简称点蚀。HHmax不发生失效的强度条件： 2.3.2 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。将外接触改为内接触。将点接触改为线接触。采用粘度较高的光滑油。提高接触外表的加工质量。提高零件外表硬度。降低计算应力提高许用应力 2 1 2 1图2.10 例题2.2例2.2 求图所示三种圆柱体接触的最

10、大接触应力之比，其他任务条件均一样，尺寸知。解： 212121maxmaxmax1111111111:1:1:cbacbacHbHaH483. 0:783. 0:1:maxmaxmaxcHbHaH最大接触应力以两圆柱体外接触的最高 挤压应力：经过部分配合面间的接触来传送载荷的零件，在接触面上的压应力叫挤压应力。2.3.3 外表挤压强度主要失效方式：主要失效方式：脆性资料外表塑性变形；外表破碎。挤压强度条件：挤压强度条件：pp塑性资料.FF/2F/22.3.4 外表磨损强度 在滑动摩擦下任务的零件，常因过度磨损而失效。影响磨损的要素很多，而且比较复杂，通常采用条件性计算。 1滑动速度低、载荷大时，可只限制任务外表的压强，即 pp 2滑动速度较高时，还要限制摩擦功耗，以免任务温度过高而使光滑失效。 pvpv 2.4 机械零件的刚度2.5 机械零件的冲击强度2.6 温度对机械零件任务才干的影响2.7 机械零件的振动稳定性2.8 机械零件的可靠性 3高速时还要限制滑动速度，以免由于速度过高而加速磨损，降低零件任务寿命，即 vv 条件性计算：根据工况和