機械零件的工作能力和計算準則(1)ppt課件

1、第第2 2章章 機械零件的任務才干和機械零件的任務才干和計算準那么計算準那么 機械零件的任務才干反映了零件的抗失效才干。 計算準那么是設計機械零件的最根本準那么。 設計人員的義務：設計出合格的零件，使它具有一定的任務才干，抵抗失效。重點：重點：難點：難點：載荷與應力的分類；機械零件的強度。機械零件的外表強度。1.失效：機械零件喪失任務才干或達不到設計要求 性能時。 了解幾個概念失效并不單純意味著破壞。常見的失效方式有：因強度缺乏而斷裂； 過大的彈性變形或塑性變形；摩擦外表的過度磨損；聯(lián)接松動；打滑或過熱；壓力容器、管道等的走漏；運動精度達不到要求等。同一零件發(fā)生失效的方式能夠有數(shù)種：如齒輪的失

2、效方式有：齒面粘著磨損和膠合、磨粒磨損；齒面疲勞點蝕和剝落；軟齒疲勞折斷和過載折斷；齒面或齒體塑性變形；齒輪其他部分的破壞等 。2.任務才干：零件不發(fā)生失效時的平安任務限制。3.任務才干計算準那么：為防止失效而制定的判別條件。 對應于不同的失效方式 不同的任務才干 不同的計算準那么。 總之：計算量許用量 對載荷而言的任務才干稱為承載才干了解幾個概念如：軸的失效方式：能夠是疲勞斷裂 ，也能夠是過大的彈性變形。軸的任務才干：軸的疲勞強度軸的剛度2.1 載荷與應力的分類2.應力的分類 按應力隨時間變化的特性不同靜應力變應力靜應力：不隨時間變化或變化緩慢的應力變應力：隨時間變化的應力1.載荷的分類 載

3、荷可分為靜載荷和變載荷靜載荷：不隨時間變化或變化緩慢的載荷變載荷：隨時間作周期性變化或非周期性變化的載荷名義載荷：計算載荷：計算載荷等于名義載荷乘以載荷系數(shù)K。非穩(wěn)定變應力穩(wěn)定變應力變應力規(guī)律性非穩(wěn)定變應力隨機性非穩(wěn)定變應力汽車彈簧對稱循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力非對稱循環(huán)變應力ot = =常數(shù)常數(shù) max脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力r =0m靜應力靜應力: =常數(shù)常數(shù)變應力變應力: 隨時間變化隨時間變化2minmaxm平均應力平均應力:2minmaxa應力幅應力幅:Tmaxminaam循環(huán)變應力循環(huán)變應力ot變應力的循環(huán)特性變應力的循環(huán)特性:maxminrmaxminaa對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變

4、應力r =-1ot-脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力-對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力 -1 -1= 0= 0 +1 +1-靜應力靜應力otaaminr =+1描畫變應力特性的主要參數(shù)有：r應力循環(huán)特性。 maxminrram,minmax變應力特性可用五個參數(shù)中的恣意兩個來描畫-脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力-對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力 -1 -1= 0= 0 +1 +1-靜應力靜應力r載荷與應力應力計算應力名義應力計算載荷名義載荷載荷應力變應力靜應力變載荷靜載荷載荷在靜載荷下，隨時間變化的變應力a0tt0a2.2 機械零件的強度2.2.1 判別零件強度的方法1判別危險截面處的最大計算應力能否小于或

5、 等于許用應力。 強度條件： 2.1 SSlimlim,2判別危險截面處的實踐平安系數(shù)能否大于或 等于許用平安系數(shù)。SSSSlimlim2.2 強度條件： 脆性資料和低塑性資料的零件塑性資料零件 SSlimlim,2.2.2 靜應力強度 在靜應力下任務的零件，其主要失效方式是: 塑性變形或斷裂。按照不發(fā)生塑性變形的條件進展強度計算。強度條件公式為2.1或 2.2 1.單向應力時的塑性資料零件彎或者是扭SSSSlimlimlim塑性資料零件slim脆性資料和低塑性資料的零件B根據(jù)第三或第四強度實際來確定其強度條件。彎扭復合應力強度條件： (2.3) 222234TbTb復合平安系數(shù)： SSSSS

6、SSSTssbs22222或 (2.4)2.復合應力時的塑性資料零件3.允許少量塑性變形的零件 可根據(jù)允許到達一定塑性變形時的載荷進行強度計算。 4.脆性資料和低塑性資料的零件 公式2.1和2.2中的極限應力為資料的強度極限 。 對組織不均勻的資料，在計算時不思索應力集中。 組織均勻的低塑性資料應思索應力集中。B,B2.2.3 變應力強度(ch3) 在變應力下任務的零件，其主要失效方式是疲勞斷裂。 運用2.1-(2.4)計算疲勞強度時，其極限應力為疲勞極限。rNlim疲勞極限：循環(huán)特性r一定時，應力循環(huán)N次后，資料不發(fā)生疲勞破壞時的最大應力。平安系數(shù)的選擇原那么： 在保證平安、可靠的前提下，盡

7、能夠選用較小的許用平安系數(shù)。 不同的機器制造部門，常有本人制定的許用應力和許用平安系數(shù)的公用規(guī)范。沒有規(guī)范的可遵照一定原那么選用許用平安系數(shù)：自學內(nèi)容P15 。2.2.4 許用平安系數(shù) 零件尺寸大，構(gòu)造笨重。SS 能夠不平安。SS2.2.5 提高機械零件強度的措施提高零件強度可以從構(gòu)造和制造工藝兩方面著手。2.3 機械零件的外表強度整體強度整體強度外表強度外表強度靜強度靜強度疲勞強度疲勞強度靜應力下的強度靜應力下的強度變應力下的強度變應力下的強度外表磨損強度外表磨損強度外表擠壓強度外表擠壓強度外表接觸強度外表接觸強度外表接觸應力下的強度外表接觸應力下的強度在滑動摩擦下任務的零件在滑動摩擦下任務

8、的零件擠壓應力下的強度擠壓應力下的強度一些依托外表接觸任務的零件，它們的任務才干決議于接觸外表的強度。 假設兩個零件在受載前是點接觸或線接觸。受載后，由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的部分應力卻很大，這種應力稱為接觸應力。這時零件強度稱為接觸強度。如齒輪，滾動軸承等2.3.1 外表接觸強度外表接觸強度表面接觸應力分布 12由彈性力學知，外表接觸應力： :22121代入化簡得EEEEE令“+用于外接觸，用于外接觸，“-用于內(nèi)接觸。用于內(nèi)接觸。1=2=0.3初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋裂紋的擴展與斷裂裂紋的擴展與斷裂 油油金屬剝落出現(xiàn)小坑金屬剝落出現(xiàn)小坑 后

9、果：減少了接觸面積、損壞了零件的光滑外表、后果：減少了接觸面積、損壞了零件的光滑外表、降低了承載才干、引起振動和噪音。降低了承載才干、引起振動和噪音。 接觸外表的主要失效方式：1 1靜應力下：靜應力下：脆性資料外表壓潰；塑性資料外表塑性變形2 2變應力下：變應力下：外表疲勞磨損疲勞點蝕，簡稱點蝕。HHmax不發(fā)生失效的強度條件： 2.3.2 提高外表接觸強度的主要措施增大接觸外表的綜合曲率半徑。將外接觸改為內(nèi)接觸。將點接觸改為線接觸。采用粘度較高的光滑油。提高接觸外表的加工質(zhì)量。提高零件外表硬度。降低計算應力提高許用應力 2 1 2 1圖2.10 例題2.2例2.2 求圖所示三種圓柱體接觸的最

10、大接觸應力之比，其他任務條件均一樣，尺寸知。解： 212121maxmaxmax1111111111:1:1:cbacbacHbHaH483. 0:783. 0:1:maxmaxmaxcHbHaH最大接觸應力以兩圓柱體外接觸的最高 擠壓應力：經(jīng)過部分配合面間的接觸來傳送載荷的零件，在接觸面上的壓應力叫擠壓應力。2.3.3 外表擠壓強度主要失效方式：主要失效方式：脆性資料外表塑性變形；外表破碎。擠壓強度條件：擠壓強度條件：pp塑性資料.FF/2F/22.3.4 外表磨損強度 在滑動摩擦下任務的零件，常因過度磨損而失效。影響磨損的要素很多，而且比較復雜，通常采用條件性計算。 1滑動速度低、載荷大時，可只限制任務外表的壓強，即 pp 2滑動速度較高時，還要限制摩擦功耗，以免任務溫度過高而使光滑失效。 pvpv 2.4 機械零件的剛度2.5 機械零件的沖擊強度2.6 溫度對機械零件任務才干的影響2.7 機械零件的振動穩(wěn)定性2.8 機械零件的可靠性 3高速時還要限制滑動速度，以免由于速度過高而加速磨損，降低零件任務壽命，即 vv 條件性計算：根據(jù)工況和