第2章机械零件的工作能力和计算准则教材

§2-1机械零件的失效形式及设计准则失效:机械零件不能正常工作。

工作能力：零件不发生失效时安全工作的限度。2.失效的型式：第2章机械零件的工作能力和计算准则一、失效的定义和类型1.失效的定义断裂或塑性变形过大的弹性变形工作表面失效（磨损、点蚀、胶合、塑性流动、压溃和腐蚀等）联接的松弛摩擦传动的打滑受压杆件的失稳等。

机械零件设计时，保证零件能正常工作而不产生失效所必须遵循的条件。三、设计准则如：强度条件、刚度（稳定性）条件、耐磨性条件等均是机械零件的设计准则。设计计算四、机械零件设计计算的类型校核计算

§2-1机械零件的失效形式及设计准则§2-2载荷和应力的分类一、载荷分类1.定义作用在零件上的外力。2.分类静载荷：不随工作时间变化的载荷。动载荷：随工作时间变化的载荷。有周期和非周期动载荷之分。名义载荷—在理想的平稳工作条件下，作用在零件上载荷。计算载荷：考虑载荷不稳定等因素用以零件设计时的载荷。计算载荷=K×名义载荷式中：K—载荷系数§2-2载荷和应力的分类二、应力的类型1.静应力:由静载荷产生的应力。2.变应力:由变载荷产生的应力。最大应力:最小应力:平均应力:应力幅:循环特性:二、应力的类型静应力对称循环应力脉动循环应力非对称循环应力§2-3机械零件的强度设计准则：失效形式：过大的塑性变形或断裂。强度:在一定载荷作用下，零件抵抗变形或断裂的能力。1.材料的极限应力塑性材料取脆性材料取变应力取接触应力取2.复合应力时的塑性材料第三强度理论：第四强度理论：用第三或第四强度理论确定强度条件2.复合应力时的塑性材料复合安全系数（第四强度理论）：许用安全系数视载荷性质及零件的重要程度等条件选择。见表2.2所示。§2-4机械零件的表面强度一、整体强度与表面强度定义整体强度:

零件受载时，在较大的体积内产生的应力强度。表面强度：零件受载时，在接触表面产生的应力强度。二、表面强度的分类表面接触强度：以点、线接触的零件的强度，其失效形式为表面压碎和疲劳点蚀（如：齿轮、滚动轴承）表面挤压强度：以面接触的两零件的强度，其失效形式为表面压溃（如：键与轮毂）表面磨损强度：两相对运动零件的强度，失效形式为表面磨损

（如：滑动轴承）表面接触强度可用的弹性力学中的赫兹公式计算：表面接触强度的设计条件为：最大许用接触应力表面接触强度式中：——节点处齿廓曲率半径——材料的弹性模量——材料的泊松比

与载荷不呈线性关系不论 是否相同：最大接触应力与接触形式有关。公式讨论表面挤压强度与表面磨损强度表面磨损强度设计准则：表面挤压强度设计准则：§2-5机械零件的刚度转角:扭转角:刚度:零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度条件：挠度:刚度影响：①材料对刚度影响②结构对刚度的影响③预紧装配对刚度的影响提高构件刚度的方法高强度合金钢代替普通碳素钢对提高刚度意义不大。（金属弹性模量相差不大）可通过改变支承方式、结构形式提高刚度。采用多支承可增加构件刚度提高构件刚度的方法采用加强肋增加构件刚度采用型钢增加构件刚度加强肋增加构件刚度时其高度不宜过低。§2-6机械零件的冲击刚度冲击能变形能冲击系数弹性范围内冲击应力：静应力§2-6温度对机械零件工作能力的影响温度对材料膨胀和收缩的影响温度对摩擦磨损的影响温度对润滑油的影响：§2-6温度对机械零件工作能力的影响温度对蠕变的影响：蠕变：在一定工作温度和应力作用下，零件塑性变形缓慢而连续增长的现象。温度对松弛的影响松弛：在预紧情况下工作的零件，虽然总变形不变，但在高温影响下，其弹性变形会随时间逐渐转化为塑性变形，引起应力降低的现象称为松弛。§2-7机械零件的振动稳定性

零件受周期性变化的作用力作用，会出现共振现象（失稳）。振动：零件发生周期弹性变形的现象称为振动。设计准则：零件的自振频率与外力作用频率不相接近。§2-8机械零件的可靠性一.可靠性概念累计失效概率Ft：产品在规定条件下和规定的时间内失效的概率。可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，正常工作的能力。（表示零件正常工作的程度）可靠度Rt：产品在规定条件下和规定的时间内，正常工作的概率。（度量产品可靠性的特征量）强度条件：二、机械零件的可靠性计算（静强度）1.应力—强度干涉模型—工作应力表示导致失效的任何因素。—极限应力防止失效发生的任何因素。2.可靠性计算

认为所设计的产品都存在一定的失效可能性，通过计算可确定产品的可靠程度。均符合正态分布。二、机械零件的可靠性计算（静强度）设：零件发