機械零件的工作能力和計算準則

1、第一章 機械零件的工作能力和計算準則（此處所講為總的設計準則，以后各零件設計準則的具體表達形式雖然不同，但本質(zhì)一樣，只是由于零件本身的特性和設計者所用的慣例不同）設計人員的任務：設計出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。1 失效： 2 工作能力：3 工作能力計算準則： 不同的失效形式 不同的工作能力 不同的計算準則。疲勞斷裂彎曲變形軸強度問題剛度問題計算應力許用應力計算變形量許用變形量如：總之：計算量許用量 2.1 載荷與應力的分類1 載荷的分類 2 應力的分類 圖2.1在靜載荷下，隨時間變化的變應力tt 靜應力描述變應力特性的主要參數(shù)有：應力循環(huán)特性。 對稱循環(huán)脈動循環(huán)非對稱循環(huán)圖

2、2.2 應力的類型 2.2 機械零件的強度2.2.1 判斷零件強度的方法（1）判斷危險截面處的最大計算應力是否小于或等于許用應力。 強度條件： （2.1） （ （2）判斷危險截面處的實際安全系數(shù)是否大于或等于許用安全系數(shù)。強度條件： （2.2） 2.2.2 靜應力強度 在靜應力下工作的零件，其主要失效形式是塑性變形或斷裂。1.單向應力時的塑性材料零件按照不發(fā)生塑性變形的條件進行強度計算。強度條件公式為（2.1）或（2.2），2.復合應力時的塑性材料零件根據(jù)第三或第四強度理論來確定其強度條件。強度條件： (2.3) 復合安全系數(shù)： (2.4) 3.允許少量塑性變形的零件 可根據(jù)允許達到一定塑性變

3、形時的載荷進行強度計算。4.脆性材料和低塑性材料的零件 公式（2.1）和（2.2）中的極限應力為材料的強度極限。因不連續(xù)組織在零件內(nèi)部引起的局部應力集中要遠大于零件形狀和機械加工等引起的局部應力集中，所以對組織不均勻的材料，在計算時不考慮應力集中。組織均勻的低塑性材料應考慮應力集中。2.2.3 變應力強度 在變應力下工作的零件，其主要失效形式是疲勞斷裂。應用（2.1）-(2.4)計算疲勞強度時，其極限應力為疲勞極限。2.2.4 許用安全系數(shù) 在許用安全系數(shù)中要考慮的因素有：1）載荷和應力的性質(zhì)和計算的準確性；2）材料的性質(zhì)和材質(zhì)的不均勻性；3）零件的重要程度；4）工藝質(zhì)量和探傷水平；5）運轉(zhuǎn)條

4、件；6）環(huán)境狀況等。安全系數(shù)的選擇原則：在保證安全、可靠的前提下，盡可能選用較小的許用安全系數(shù)。 安全系數(shù)過小，機器可能不夠安全；安全系數(shù)過大，在材料、加工、運輸?shù)确矫娌环辖?jīng)濟原則，且機器笨重。 不同的機器制造部門，常有自己制定的許用應力和許用安全系數(shù)的專用規(guī)范。沒有規(guī)范的可遵循以下原則選用許用安全系數(shù)：自學內(nèi)容P15 。2.3 機械零件的表面強度 表面強度分為三種：1）表面接觸強度；2）表面擠壓強度；3）表面磨損強度。2.3.1表面接觸強度 表面接觸強度：表面接觸應力：表2.3圖。 應力的分布規(guī)律：上下左右對稱，最大應力位于接觸面寬中線處。 主要失效形式：1）靜應力下：脆性材料表面壓潰；塑

5、性材料表面塑性變形；2）變應力下：表面疲勞磨損疲勞點蝕，簡稱點蝕。 點蝕的形成過程： 后果： 點蝕的形成和潤滑油的關系： 不發(fā)生失效的強度條件：2.3.2提高表面接觸強度的主要措施增大接觸表面的綜合曲率半徑。將外接觸改為內(nèi)接觸。將點接觸改為線接觸。采用粘度較高的潤滑油。提高零件表面硬度。提高接觸表面的加工質(zhì)量。例2.2 求圖2.10所示三種圓柱體接觸的最大接觸應力之比，其他工作條件均相同，尺寸已知。解：2.3.3表面擠壓強度 擠壓應力：通過局部配合面間的接觸來傳遞載荷的零件，在接觸面上的壓應力叫擠壓應力。主要失效形式：塑性材料表面塑性變形；脆性材料表面破碎。擠壓強度條件：2.3.4表面磨損強度 在滑動摩擦下工作的零件，常因過度磨損而失效。影響磨損的因素很多，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，可只限制工作表面的壓強，即2）滑動速度較高時，還要限制摩擦功耗，以免工作溫度過高而使?jié)櫥А?）高速時還要限制滑動速度，以免由于速