機械設(shè)計力學(xué)基礎(chǔ)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 機械設(shè)計力學(xué)基礎(chǔ)機械設(shè)計力學(xué)基礎(chǔ) 1.1.2 1.1.2 機械零件的強度機械零件的強度 靜強度靜強度 疲勞強度疲勞強度 按工作條件分按工作條件分 整體強度整體強度 表面強度表面強度 按破壞部位和按破壞部位和 破壞形式分破壞形式分 強度反映機械零件承受載荷時抵抗破壞的能強度反映機械零件承受載荷時抵抗破壞的能 力力 第1頁/共18頁 1.1.3 1.1.3 載荷載荷 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷 周期性變載荷周期性變載荷 非周期性變載荷非周期性變載荷 名義載荷名義載荷 計算載荷計算載荷 額定功率或名義功率 引入載荷系數(shù)K 計算載荷計算載荷= =K*名義載荷名義載荷 第2頁/共18頁 1.1

2、.4 1.1.4 應(yīng)力應(yīng)力 P113P113 （a）對稱循環(huán) (b)脈動循環(huán) (c)非對稱循環(huán) 靜應(yīng)力 r=1 靜應(yīng)力靜應(yīng)力 變應(yīng)力變應(yīng)力 1.1.應(yīng)力應(yīng)力 循環(huán)特性系數(shù)循環(huán)特性系數(shù) minmax r r=-1 r=0 -1r1 第3頁/共18頁 第4頁/共18頁 強度極限強度極限 屈服極限屈服極限 疲勞極限疲勞極限 極限應(yīng)力極限應(yīng)力 b b s s r r 脆性破壞，斷裂 塑性變形 疲勞破壞 工作應(yīng)力工作應(yīng)力：按照材料力學(xué)的基本公式求出的、作用在零件剖按照材料力學(xué)的基本公式求出的、作用在零件剖 面上的應(yīng)力面上的應(yīng)力 計算應(yīng)力計算應(yīng)力：零件危險剖面上呈復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時，按照某一強零件危險剖面上呈

3、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時，按照某一強 度理論求出、與單向應(yīng)力等效的應(yīng)力。度理論求出、與單向應(yīng)力等效的應(yīng)力。 工作應(yīng)力工作應(yīng)力 計算應(yīng)力計算應(yīng)力 2.2.應(yīng)力應(yīng)力 ca 3.3.極限應(yīng)力極限應(yīng)力 按照強度準(zhǔn)則設(shè)計機械零件時，根據(jù)材料性質(zhì)及應(yīng)力種類而按照強度準(zhǔn)則設(shè)計機械零件時，根據(jù)材料性質(zhì)及應(yīng)力種類而 采用材料的某個應(yīng)力極限值。采用材料的某個應(yīng)力極限值。 lim lim 第5頁/共18頁 m 0 1N N N 4.4.標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限和疲勞曲線標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限和疲勞曲線 P114P114 疲勞破壞應(yīng)力 循環(huán)次數(shù) 有限壽命疲勞極限有限壽命疲勞極限 工程上常用對稱循環(huán)工程上常用對稱循環(huán) r=-1 的應(yīng)力極限

4、值的應(yīng)力極限值 和和 作為材料的作為材料的疲勞極限疲勞極限 1 1 N0 循環(huán)基數(shù)，對應(yīng)的循環(huán)基數(shù)，對應(yīng)的 和和 稱為稱為 疲勞極限疲勞極限 r r 第6頁/共18頁 影響疲勞影響疲勞 極限的因素極限的因素 1. 1.應(yīng)力集應(yīng)力集 中中 2.2.絕對尺絕對尺 寸寸 3.3.表面狀表面狀 態(tài)態(tài) 1 1 ()k K 1 1 ()k K 1 10 () () d d 1 10 () ()d 1 10 () () 1 10 () () 11e K 11e K 零件的對稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力零件的對稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力 5.5.零件的疲勞極限零件的疲勞極限 P115 P115 第7頁/共18頁 6.6.許用應(yīng)

5、力及（許用許用應(yīng)力及（許用) )安全系安全系 數(shù)數(shù) S lim S lim 安全系數(shù)的采取原則：安全系數(shù)的采取原則： 在保證安全的可靠的前提下，盡可能選擇較小的安全系數(shù)在保證安全的可靠的前提下，盡可能選擇較小的安全系數(shù) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力：計算應(yīng)力允許達到的最大值。在實現(xiàn)條件計算應(yīng)力允許達到的最大值。在實現(xiàn)條件 下找出極限應(yīng)力值，在現(xiàn)場情況下，考慮各方面的影下找出極限應(yīng)力值，在現(xiàn)場情況下，考慮各方面的影 響，加一個安全系數(shù)。響，加一個安全系數(shù)。 第8頁/共18頁 7.7.整體強度和表面強度整體強度和表面強度 整體強度 2 d 4 F 零件受載時在本體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力為整體強度問題，整零件受載時在本體內(nèi)

6、產(chǎn)生應(yīng)力為整體強度問題，整 體強度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切體強度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切 零件受載時，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應(yīng)力，引起零件受載時，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應(yīng)力，引起 表面強度問題。表面強度問題。 表面強度 pP d F 第9頁/共18頁 8.8.接觸強度接觸強度 接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力：是在兩個零件通過點接觸或線接觸傳遞是在兩個零件通過點接觸或線接觸傳遞 載荷時，在接觸部位產(chǎn)生彈性變形，同時產(chǎn)生的很載荷時，在接觸部位產(chǎn)生彈性變形，同時產(chǎn)生的很 大的應(yīng)力。大的應(yīng)力。 第10頁/共18頁 1 L F Z E 1 E 1 11 L F n E 2 2 2 1 2 1

7、21 n H 彈性力學(xué)中的赫茲Hertz公式 -作用在圓柱體上的壓力，N -接觸線長度，mm -綜合曲率半徑 -兩圓柱體材料的泊松比 -材料彈性系數(shù)，E1 E2 圓柱體材 料的彈性模量 n F L 12 111 1 2 E Z 22 12 12 1 11 E Z EE 第11頁/共18頁 1.2 1.2 機械零部件失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則機械零部件失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則 1.2.1 1.2.1 失效形式及對策失效形式及對策 整體破壞拉、彎、扭、剪 強度失效擠壓（面接觸） 表面破壞 接觸（點、線） 剛度失效變形過大 磨粒磨損 磨損 膠合磨損 壓桿穩(wěn)定（側(cè)彎） 失效 失穩(wěn) 振動失穩(wěn)（共振） 不自鎖（斜面、螺

8、旋） 打滑（摩擦傳動） 松脫（如螺釘） 其他 過熱 噪聲過大 腐蝕等 機械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時稱為機械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時稱為失效失效。 第12頁/共18頁 采用的對策采用的對策 1. 1. 控制零件尺寸控制零件尺寸 2. 2. 合理選擇材料和熱處理方式合理選擇材料和熱處理方式 3. 3. 合理設(shè)計機構(gòu)合理設(shè)計機構(gòu) 4. 4. 合理使用和維護合理使用和維護 第13頁/共18頁 1. 控制零件尺寸控制零件尺寸 按強度、剛度等工作能力準(zhǔn)則計算零件尺寸，使在滿足按強度、剛度等工作能力準(zhǔn)則計算零件尺寸，使在滿足 工作要求條件下尺寸盡量緊湊。工作要求條

9、件下尺寸盡量緊湊。 1）校驗計算）校驗計算 2 F d 4 2）設(shè)計計算）設(shè)計計算 4F d 3）計算承載力）計算承載力 2 Fd 4 第14頁/共18頁 2. 合理選擇材料和熱處理合理選擇材料和熱處理 從考慮強度出發(fā)選擇強度極限高的材料從考慮強度出發(fā)選擇強度極限高的材料 同樣尺寸的零件可以承受更大載荷而不被破壞同樣尺寸的零件可以承受更大載荷而不被破壞 從考慮剛度出發(fā)選擇彈性模量較大的材料從考慮剛度出發(fā)選擇彈性模量較大的材料 相同工況下可以減小變形量相同工況下可以減小變形量 從考慮零件的表面硬度和整體韌性出發(fā)從考慮零件的表面硬度和整體韌性出發(fā) 選擇合理的熱處理工藝方法選擇合理的熱處理工藝方法 選擇合理的耐磨材料，可以減少磨損選擇合理的耐磨材料，可以減少磨損 第15頁/共18頁 3. 采用合理的結(jié)構(gòu)采用合理的結(jié)構(gòu) 4. 合理的使用和維護合理的使用和維護 第16頁/共18頁 1.2.2 1.2.2 設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則